论文概要：在冬季，热带与极地平流层之间的温度梯度促使极地形成强大的气旋性环流，即平流层极涡（Stratospheric Polar Vortex, SPV）。该系统位于距地表约15至50公里处，是中间层、平流层与对流层之间能量与物质传输的重要纽带，其变率对地球大气环流和天气气候有着深远影响。影响SPV变率的因素主要分为地球内部强迫因子和外部强迫因子两类。内部强迫因子包括平流层臭氧含量变化、准两年振荡（QBO）、火山活动、海温异常、北极海冰变化、厄尔尼诺–南方涛动（ENSO）等；而外部强迫因子主要指太阳活动，其通过电磁辐射和粒子辐射等方式影响地球大气系统。太阳质子事件是一种典型的太阳爆发现象，在太阳耀斑或日冕物质抛射过程中释放出大量高能质子。因此，在太阳质子事件期间，强烈的电磁辐射与大量高能粒子辐射往往相伴而生，是太阳辐射综合作用于地球大气的典型事件。尽管已有研究指出强SPE事件期间SPV会增强，但目前关于太阳能量质子通量与SPV变率之间的定量关系仍缺乏系统性研究，尤其是对耀斑辐射与粒子通量协同作用的机制尚不清晰。该研究基于GOES卫星的质子通量数据和ERA5再分析数据，明确了太阳高能质子通量、紫外辐射强度和极涡强度改变量之间的定量关系，找出了太阳耀斑伴随的SPE期间影响平流层极涡变率的关键因素，并进一步探究了SPE影响平流层极涡的潜在机制。研究系统揭示了太阳质子事件对平流层极涡影响的定量关系及其潜在作用机制，深化了我们对日地相互作用的认识，为探讨太阳活动对地球天气和气候的影响开辟了新的科学路径。
强SPE影响SPV的潜在机制：(a) 通常情况下；（b）强SPE期间
不同高度上平流层极涡绝对变化与SPE期间太阳质子总通量之间的关系
核心PI
|
中国科学院
|
1、宜居行星与生命信号探测技术, 负责人, 国家任务, 2024-01--2026-12；
2、太阳系边际探测任务总体方案深化论证及先期关键技术, 负责人, 国家任务, 2024-01--2027-12；
3、拾起离子对于火星磁鞘"平台状"谱特征湍流的影响研究, 负责人, 国家任务, 2024-01--2027-12；
4、南大西洋异常区天地一体化联合研究, 负责人, 中国科学院计划, 2021-01--2023-12；
5、空间天气与地球系统灾害性事件相互作用机制和效应, 负责人, 研究所自主部署, 2021-01--2025-12；
6、 基于MBSE的深远空间探测有效载荷全流程设计与仿真技术研究, 负责人, 国家任务, 2021-01--2023-12；
7、空间物理, 负责人, 国家任务, 2021-01--2023-12；
8、 中国科学院青年创新促进会2019年度优秀会员项目, 负责人, 中国科学院计划, 2020-01--2022-12；
9、日球层边际探测重要科学问题研究, 负责人, 国家任务, 2020-01--2022-12；
文章信息：
上述研究成果发表于国际期刊《JGR: Space Physics》上。中国科学院国家空间科学中心研究员李晖为文章第一作者兼通讯作者，其硕士生李雅轩为文章第二作者。
论文信息：
点击文末“阅读原文”可查看成果发布源。