中间层-低热层区大气潮汐的变化性研究

The atmosphere/ionosphere coupling has always been a hot research topic of the middle-up atmospheric physics. The mesosphere and lower thermosphere (MLT), as the transitional region between the lower atmosphere and upper atmosphere, is the key region of the coupling. The amplitudes of the atmospheric tides are strongest in the MLT region. So the atmospheric tides play a key role in the investigation of the coupled atmosphere-ionosphere system, and the non-migration tides is the advanced research hotspot at present. For the low temporal and spatial resolution of the tides data, specially the lowest temporal resolution (could not analyze the day-to-day variation), the researchers can not further study the tides. This project focuses on the variation of non-migration tides in the MLT region and the propagation characteristics from the lower atmosphere to the ionosphere. Using a new technique, this project will obtain the one-day resolution components of the non-migrating tides based on the TIMED/SABER observations. This project demonstrate the climatological characteristics and the spatial distribution of the main non-migrating tides, specially the day-to-day variation. Using the classical tidal theory this project will research the variability of the main tidal components by Hough mode decomposition (HMD). At last, using the NCEP reanalysis data and the ionospheric data, this project will research the correlation between the lower atmosphere and the MLT region, the correlation between the MLT region and the ionosphere. This project can help us to further understanding the atmospheric tidal excitation source, and propagation characteristics. It will enhance our knowledge of the coupling between the ionosphere and atmosphere.

大气层/电离层耦合是空间物理领域一个重要的研究课题，而中间层-低热层区(MLT)作为中低层大气与高层大气的过渡区是耦合的关键区域。大气潮汐在MLT区波幅最强，在耦合中起到了关键作用，而其中的非迁移潮汐成分更成为近年国际的研究热点。现有非迁移潮汐数据时空分辨率的不足，特别是其低时间分辨率（无法分析逐日变化特征）严重限制了研究的进一步深入。本项目将重点研究中低纬MLT区非迁移潮汐的变化特性及其在大气层-电离层中的传播特性。申请人计划基于TIMED/SABER观测数据，利用新方法提取MLT区高时空分辨率的非迁移潮汐，分析其逐日变化等时空变化特征和各Hough模成分的贡献，并利用低层大气数据和电离层数据，探索大气潮汐从低层大气经MLT区到电离层的传播特性及其物理机制。本研究将有助于我们进一步对大气潮汐的激发机制、传播特性的了解，对大气层/电离层之间的耦合过程的分析也有一定的指导意义。

本项目的研究方向为“中间层-低热层区大气潮汐的变化性”。 项目成员围绕该研究方向展开分工合作，就中间层-低热层区非迁移大气潮汐的时空变化特征；大气潮汐的驱动机理；中间层-低热层区非迁移大气潮汐对电离层的影响等问题展开研究，取得一系列进展。.在中间层-低热层区非迁移大气潮汐的时空变化特征领域，项目基于TIMED/ SABER中间层-低热层区大气温度观测数据，分析了该区域大气温度四波结构和SE2大气非迁移潮汐的时空变化特征，基于Hough模分解法，分析了该区域DE3大气非迁移潮汐的时空变化特征..在中间层-低热层区非迁移大气潮汐对电离层的影响领域，项目基于项目基于TIMED/ SABER中间层-低热层区大气温度观测数据和全球电离层TEC地图数据分析了电离层经度4波结构(WN4)和高层大气DE3潮汐在气象学尺度上的相关性。.在大气潮汐的驱动机理的影响领域，项目利用美国国家环境预报中心NCEP提供的CFSR再分析数据，采用Hough模分解（HMD）的方法，得到1988-2012年、对流层高度（1-12km）、中低纬（60）的三种主要潮汐（迁移潮汐DW1、SW2和非迁移潮汐DE3）的源。.自2017年项目启动以来，上述工作共正式发表了3篇学术论文，其中国际SCI论文3篇，另有部分论文已撰写，将于后续投稿。