磁暴期间高层大气密度的高度变化研究

The variations of upper atmospheric densities during geomagnetic storms are always the hot point of study. But due to the lack of observation, the knowledge of altitudinal variations of upper atmospheric density during geomagnetic storms are still scare. The precision orbit ephemerides data have higher resolution and accuracy, compared to the conventional two line elements, and can be given by dozens of satellites. This project will focus on the altitudinal variation of upper atmospheric density between 400 and 700 km altitudes during geomagnetic storms based on the data derived from the precise ephemerides and the satellite accelerometer observations. The differences of the response and recovery of upper atmospheric density for different altitudes will be studied. The altitudinal variations of upper atmospheric density will be compared and analyzed during the CME-induced and CIR-induced geomagnetic storms. The altitudinal variations of periodic variation of atmospheric density caused by CIR will be also studied. The results of this work can improve the knowledge of thermosphere response to geomagnetic storms, which is good to space weather prediction, but also has important application values in spacecraft orbit prediction, orbit maneuver adjustment and national defenses.

磁暴期间高层大气密度的变化规律一直是研究的热点，但是受观测手段的限制，目前为止，对磁暴期间高层大气密度随高度变化的认识还很缺乏。卫星精密定轨数据相比于传统的两行轨道根数数据具有分辨率和精度高的优点，且目前有多达几十颗低轨卫星能够提供这类数据，这些数据为大气密度高度变化研究提供了新手段。本项目将利用卫星精密定轨数据反演大气密度，并结合星载加速度计数据，研究地磁暴期间400-700km高度范围内高层大气密度的高度变化，分析磁暴期间不同高度上高层大气密度的响应和恢复过程的不同规律；对比分析日冕物质抛射（CME）和共转作用区（CIR）这两种源驱动的磁暴期间，热层密度高度分布的不同变化特征，还将分析CIR驱动磁暴引起大气密度波动的高度变化特征。本项目的结果不但能够深化对磁暴期间热层密度变化规律的认识，为空间天气预报提供指导，而且在低轨航天器的轨道预报、变轨控制及国防安全等方面有重要的应用价值。

磁暴期间高层大气密度的变化规律一直是研究的热点，但是受观测手段的限制，目前为止，对磁暴期间高层大气密度随高度变化的认识还很缺乏。本项目建立了基于精密定轨数据、两行根数数据反演大气密度的方法，建立自主大气密度探测器数据的处理和标校方法以及落球数据处理方法，这些数据为大气密度高度变化研究提供了新手段，并利用APOD卫星、GOCE卫星等密度数据研究了地磁活动对热层大气密度的影响分析了地磁暴期间不同高度上的热层大气密度变化特征，研究了不同季节地磁暴对南北半球热层大气密度的不同影响；研究了磁暴发生后大气密度的演化特征；研究了CME和CIR触发磁暴对热层密度和卫星轨道的不同影响，还研究了研究了热层大气密度的年变化、半年变化特征，在弱地磁活动期间，磁极附近的大气密度增加现象。本项目的结果不但深化了对磁暴期间热层密度变化规律的认识，为中高层大气预报提供支持，而且在低轨航天器的轨道预报、变轨控制及国防安全等方面有重要的应用价值。