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青果期刊 | 空间中心:揭示低层大气散射对热层风场光学探测的影响机制

青果期刊 | 空间中心:揭示低层大气散射对热层风场光学探测的影响机制 青研之家
2025-12-07
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导读:中科院空间中心硕士研究生魏晓龙、姜国英副研究员与朱亚军研究员等近期发表标题为《低层大气散射对具有空间不均匀气辉的地面光学热层风观测的影响》的文章。




研究概要:
    热层风是理解中高层大气动力学和电动力学过程的关键参数。地基被动光学干涉仪广泛应用于热层风观测,且是目前唯一可实现高层大气中性风场直接探测的仪器,其通过测量630nm氧原子气辉的多普勒频移反演风速,通过扫描东西南北及天顶五个方位重构局地风场。作为一种被动光学遥感设备,干涉仪易受杂散光污染而引入误差,如在极光活动期间,干涉仪热层风观测常出现显著的南北或东西差异,对动力学过程分析造成干扰,亟需厘清测风过程中的污染因素及机理。2024年5月10日和10月10日两次强磁暴期间,子午工程四子王旗站的两部不同光学原理的干涉仪均在极光时段观测到南北侧经向风相差超400m/s、垂直风向下超100m/s,且与极光亮度同步快速变化,因此推测与大气散射使非视线方向极光辐射进入光学干涉仪视场造成测风偏差有关。为探究异常风场成因,该研究构建了低层大气散射辐射传输模型,通过模拟极光辐射在低层大气内的散射过程,定量评估了散射对光学干涉仪热层风观测的偏差影响。模拟结果基本再现了观测到的异常风场特征,证实低层大气散射是主要污染因素之一。这一发现不仅深化了对光学干涉仪观测受光污染机制的理解,也为中纬度红色极光频发区内干涉仪测风数据的甄别提供了理论依据和技术路径。


散射机制及模型示意图


四子王站2024年5月10-11日气辉亮度及热层风的干涉仪观测与模拟




核心PI




姜国英

中国科学院
国家空间科学研究中心

简介:
姜国英,中国科学院国家空间科学研究中心,硕士生导师。2007年毕业于中国科学院武汉物理与数学研究所获博士学位,随后去往中国科学院空间科学与应用研究中心作博士后研究,2009年聘魏副研究员,2011年及2013年去往美国国家大气研究中心访问学习。


研究及招生方向:

1、中高层大气动力学

2、热层-电离层耦合


主要科研项目:

未公示。



朱亚军
中国科学院
国家空间科学研究中心


简介:

朱亚军,中国科学院国家空间科学中心研究员,博士生导师2016年毕业于德国伍珀塔尔大学尤里希研究中心获博士学位,随后留校作博士后研究,2019年来到中国科学院国家空间科学中心任职并聘为研究员


研究及招生方向:

1、中高层大气光化学与辐射
2、中高层大气光化学辐射模式研究
3、被动光学遥感探测设备研制
4、中高层大气遥感探测数据反演与分析


主要科研项目:

1、中国科学院国家空间科学中心空间天气学国家重点实验室人才启动基金, 负责人, 研究所自选, 2020-01--2020-12;

2、子午工程二期双通道光学干涉仪, 负责人, 国家任务, 2019-11--2023-12;

3、南海上空中高层大气与电离层环境变化特征的基础与应用研究, 参与, 中国科学院计划, 2021-06--2026-06;

4、地球极端事件对中高层大气的影响, 负责人, 中国科学院计划, 2021-05--2025-04;

5、中国-泰国低纬电离层不规则体的联合观测和研究, 负责人, 国家任务, 2021-10--2024-09;

6、基于多源OH夜气辉辐射数据的中间层顶氧原子反演与研究, 负责人, 国家任务, 2022-01--2025-12;


文章信息:


上述研究成果发表于国际权威期刊《Atmospheric Measurement Techniques》。中国科学院国家空间科学研究中心硕士研究生魏晓龙为文章第一作者,姜国英副研究员与朱亚军研究员为文章共同通讯作者该研究得到了国家重点研发计划、中国科学院青年团队稳定支持项目、国家自然科学基金、子午工程、太阳活动与空间天气全国重点实验室等相关项目的资助。


论文发表:

Wei X., Jiang G., Zhu Y., et al. 2025. Impact of lower atmospheric scattering on ground-based optical thermospheric wind observations with spatially uneven airglow. Atmos. Meas. Tech.


点击文末“阅读原文”可查看相关原文。














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【声明】内容源于网络
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