极区电离层加热的数值模拟与实验对比-evpmacom.PDFVIP

第 55卷 第 3期 地 球 物 理 学 报 Vo1．55，No．3 2012年 3月 CHINESE JOURNAL OF GEOPHYSICS Mar．，2012 王 占阁，徐彬 ，许正文等．极区电离层加热的数值模拟与实验对 比．地球物理学报 ，2012，55(3)：751759，doi：10．6038／j．issn． 0001-5733．20l2．03．004． W angZG，XuB，XuZW ，eta1．A comparisonofnumericalsimulationandmeasurementsduringionosphericheating．Chinese J．Geophys．(inChinese)，2012，55(3)：751-759，doi：10．6038／j．issn2O12．03．004． 极 区电离层加热的数值模拟与实验对 比 王 占阁 ，徐 彬 ，许正文 ，吴 健 ，吴 军 ，赵海庄 1，2 1中国电波传播研究所电波环境特性及模化技术 重点实验室 ，青岛 266107 2中国科学院空间天气学国家重点实验室，北京 100190 摘 要 大功率无线 电波能加热 电离层等离子体 ，可 以引起 电离层 电子温度和密度 的扰动 ，实现 电离层 的人工变 态．从 电子的连续性方程 、动量方程和能量方程 出发，我们给 出了地面人工大功率无线 电波加热 电离层 的数值模 型．通过对方程 的数值求解 ，计算了极地 电离层条件下 ，电子温度 、电子密度 的加热效应 ，讨论 了泵波参数对加热效 应 的影响．研究结果表 明，电子温度几乎在整个高度上表现为一致性的幅度增强，且在反射高度附近形成温度增强 峰很平缓．电子密度在峰上高度附近形成密度谷 ，谷两侧存在密度增强．加热效应基本随加热功率 的增大而增大， 随加热频率 的增大而减小．使用我 国2008年 1月在挪威进行 的电离层加热实验的 电离层参量作为仿真初值 ，对 6 个 O波加热时刻进行 了数值仿真，仿真结果与实验观测基本保持一致． 关键词 电离层加热，数值模拟 ，电子温度与密度 ，非相干散射雷达 doi：10．6038／j．issn．0001—5733．2012．03．004 中图分类号 P352 收稿 日期 201012-04，2012一O1—15收修定稿 A comparisonofnumericalsimulationandmeasurementsduringionosphericheating W ANG Zhan—Ge～，XU Bin ，XU Zheng—W en ，WU Jian ，WU Jun ，ZHAo Hai—Sheng’ 1NationalKeyLaboratoryofElectromagneticEnvironment．ChinaResearchInstituteofRadiowavePropagation， Qingdao266107，China 2StateKeyLaboratoryofSpaceWeather，ChineseAcademyofSciences，Beijing100190，China Abstract High powerradio waveheating oftheionosphericplasmacan inducedisturbancesof electron temperature and density，and modify the ionosphere． The numericalmodelcan be presentedfrom a seriesofcontinuity equation，momentum equation and energy equation． The heatingdisturbancesoftheelectrondensityandtemperatureinpolarionospherearepresentedand the