地质地球所发现三亚VHF雷达的低纬电离层E区、谷区和F区

在日落后赤道扩展F（ESF）发生时，低纬地区的电离层相干散射雷达经常观测到E区回波消失或者谷区（150 公里高度）回波出现，早期学者将这两种现象都归因于ESF产生的极化电场沿着磁力线map到低纬的结果。然而问题是ESF产生的极化电场为何能发挥双重作用，既抑制E区回波的出现，又能触发谷区回波的产生？

　　2009年2月，中科院地质与地球物理研究所在三亚建成了我国大陆首台VHF电离层相干散射雷达。利用该相干散射雷达观测的不规则结构回波数据，该所地磁与空间物理研究室李国主副研究员与宁百齐研究员等发现在日落ESF期间，E区不规则体回波的被削弱和谷区不规则体回波的触发这2种现象能同时出现（如图1）。基于雷达干涉分析方法研究不同高度不规则结构的东西向漂移速度，发现谷区不规则结构的漂移特征类似于F区不规则结构。

　　他们提出低纬同时观测的E区回波消失和谷区回波出现可能归因于赤道等离子体泡（EPB）的分裂。在赤道等离子体泡状结构分裂时，东向、西向泡状结构内不同向的极化电场沿磁力线耦合到低纬谷区、E区，通过梯度漂移不稳定性分别触发和抑制谷区、E区不规则体的产生，从而造成雷达观测的谷区/E区不规则体回波的出现/中断（图2）。

　　本研究首次将赤道等离子体泡分裂的概念引入到赤道、低纬电离层E区、谷区和F区不规则体的耦合研究中，成功解释了三亚以及低纬其他相干散射雷达在ESF期间观测到的E区不规则体回波消失和谷区不规则体回波出现的现象。

　　该项研究成果近期发表在国际知名地球物理研究期刊Journal of Geophysical Research上（Li et al. Investigation of low‐latitude E and valley region irregularities: Their relationship to equatorial plasma bubble bifurcation. Journal of Geophysical Research. 2011, 116, A11319, doi:10.1029/2011JA016895）。

　　原文链接

　　图1：2011年3月8，16，20和4日三亚VHF相干散射雷达观测的高度-时间-强度(HTI)图

图2：赤道等离子体泡分裂产生的极化电场map到低纬E区、谷区影响示意图

来源地质与地球物理研究所)