地球表面海洋與大陸的相間分布不均勻地加熱對流層,可激發(fā)與太陽不同步的潮汐分量。其中,周日的向東傳播的經向波節(jié)數(shù)為3的潮汐分量(DE3)近年來受到廣泛的關注,被認為是電離層經度方向上波狀起伏的四波結構的成因。
地質與地球物理研究所地磁與空間環(huán)境研究室博士研究生何茂盛與導師劉立波研究員等收集了260多萬條COSMIC掩星觀測電離層剖面,從中提取出電離層最大電子濃度(NmF2)及其高度(hmF2),構建了電離層的經驗模型。他們通過分解低緯電離層NmF2和hmF2的經向四波結構,得到了南北半球間對稱與反對稱分量的相位與幅度的時空變化,用新方法予以表現(xiàn)。結果顯示,四波的對稱分量在白天以2π/day的相速度向東傳播,而反對稱分量終日以4π/day的相速度向東傳播。在白天,NmF2四波的對稱分量在赤道上空的相位與低緯駝峰區(qū)相反,hmF2四波的對稱分量在地方時-磁緯平面內呈現(xiàn)馬蹄形——從早晨開始增長、中午達到最大、隨后衰減。這些結果表明,DE3潮汐對E區(qū)發(fā)電機及F區(qū)噴泉效應的控制適用于解釋白天四波結構的對稱分量,而其反對稱分量可以用跨赤道潮汐風的SE2分量來解釋。hmF2四波結構的反對稱分量總體上大于對稱分量,意味著控制hmF2四波結構的主要過程是跨赤道潮汐風的SE2分量,而不是以前流行的、被廣為認同的DE3潮汐所調制的電動力學過程。該發(fā)現(xiàn)補充和修正了當前的電離層-潮汐耦合理論。
該研究成果近期發(fā)表在國際知名的地球物理學期刊Geophysical Research Letters上(He et al. Strong evidence for couplings between the ionospheric wave-4 structure and atmospheric tides. Geophys. Res. Lett.,2011,38,L14101,DOI: 10.1029/2011GL047855)