基于海南VHF雷达的低纬电离层场向不规则体研究

The studies on the low-latitude field-aligned irregularities (FAIs) are rather absent. In this project, we will investigate the morphological structures and physical processes of low latitude ionospheric FAIs in Eastern Asia based on the observation of Hainan VHF radar and other multi-instruments. We will investigate the fine structures of E region FAIs and their instability processes, and study the morphological structures and dynamical behaviors of F region FAIs, and investigate the occurrence conditions of F region FAIs and their day-to-day variability. Hainan region is located between the equatorial electrojet (EEJ) and the equatorial anomaly crest. The low latitude FAIs are evidently different from those of the EEJ and the middle latitudes. The associated ionospheric scintillations may greatly affect the performance of modern spaced communication and navigation systems. By investigating the ionospheric FAI structures and its physical processes, it can be helpful to further understand the morphologies of low latitude ionospheric irregularities and the coupling of relevant various physical processes of different scale sizes, on the other hand, it can establish the foundation for the prediction and relevant application of low latitude ionospheric scintillations in our country. So it has very important scientific significance and Application.

对低纬电离层场向不规则体（FAIs）的观测和研究还相当有限，本项目以海南VHF雷达观测基础，结合其他多种观测手段，开展东亚低纬电离层FAIs形态结构及其物理过程研究。研究E区FAIs精细结构及其不稳定性过程，研究F区FAI形态结构及其动力学过程，研究电离层F区FAIs的发生条件及其逐日变化。海南地区处于赤道电集流与赤道异常峰之间，该区域电离层FAIs与赤道区和中纬区存在明显的差异，与之相联系的电离层闪烁会对现代天基通讯和导航系统性能产生明显影响。开展该区域电离层FAIs形态结构及其物理过程研究，一方面可以进一步了解东亚低纬电离层不规则体形态及相应的各种不同尺度物理过程的耦合，另一方面可以为我国低纬电离层闪烁预报等应用奠定基础，因此具有非常重要的科学与应用意义。

对低纬电离层场向不规则体（FAI）的观测和研究还相当有限，本项目以海南VHF 雷达观测基础，结合其他多种观测手段，开展东亚低纬电离层FAI 形态结构及其物理过程研究。根据低纬F区FAI产生和发展的形态，将其分为三种不同类型：雷达羽，宽扩展F和弱扩展F。F区FAI活动主要发生在春秋分附近，在夏/冬至附近明显减少，春分季的F区FAI活动明显强于秋分季。春分季F区FAI的发生率最高，通常呈现更多的结构，持续更长的时间。雷达羽主要发生于日落附近，随后是宽扩展F及弱扩展F的间断性出现。冬至季的F区FAI呈现出与秋分期间相类似的特征。夏至季主要表现为宽扩展F和弱扩展F，且出现的时间明显滞后。宽扩展F主要发生于午夜前。午夜后主要为弱扩展F。太阳活动的下降和地磁活动增加对不同季节的F区FAI活动产生明显不同的影响。两分季和冬至季的F区FAI出现明显的减小，特别是雷达羽。夏至季期间的F区FAI的活动看起来没有受到明显的明显影响。对分季电离层不规则体事件分析结果表明，海南台站日落附近出现的雷达羽和强闪烁与南海磁赤道区产生的主ESF/EPB存在明显联系。海南台站午夜附近出现的弱扩展F和弱闪烁可能与日落后海南西侧磁赤道区产生的次级ESF/EPB相联系。对夏季准周期形式出现不规则体事件分析结果表明，日落附近海南不规则体活动与西侧磁赤道区和对应南侧东南亚区TEC起伏活动存在明显联系，可能反映了磁赤道区大尺度波结构与高F层作用的结果。午夜附近海南不规则体活动与西侧磁赤道区的TEC起伏和 C/NOFS的等离子体扰动相联系，可能反映了磁赤道区大尺度波结构与东向中性风作用的结果。这些结果对于进一步认识低纬电离层不规则体形态及产生和发展的物理过程具有重要的科学意义