低纬电离层E区、谷区和F区不规则结构的雷达观测与研究

【摘要】：利用三亚(18°N,109°E,diplat13°N)VHF电离层相干散射雷达2011年春季期间的观测,研究了低纬电离层E区、谷区和F区3米尺度不规则结构的发生特征和产生机制。观测结果表明,在日落后,当观测到F区不规则结构时,E区不规则结构回波经常消失或者回波的强度减弱,同时,在谷区高度(~150km)观测到新出现的不规则结构层。谷区不规则结构的多普勒速度表现出与F区不规则结构类似的特征(50m/s)。基于东西天线阵的干涉分析表明,F区不规则结构以50-100m/s速度向东漂移;在谷区,不规则结构的东向漂移速度大概为50m/s。虽然以往研究将ESF期间低纬E区不规则结构的消失和谷区不规则结构的产生归结于赤道F区电场的影响,但是为什么从赤道F区映射到低纬的电场能发挥双重作用:抑制E区不规则结构,而同时触发谷区不规则结构的产生?基于三亚VHF雷达的观测结果,本文利用赤道等离子体泡的分裂解释了E区和谷区不规则结构的发生特征。提出在赤道等离子体泡分裂为东向—西向的泡状结构(tilted bubble structure)时,在泡状结构不同分支内部产生的向下—向上的极化电场分别映射到低纬谷区—E区,通过梯度漂移不稳定性可能同时触发—抑制不同区域的不规则结构。