研究揭示近20年最强地磁暴对我国电离层的冲击

 

中国科学技术大学教授雷久侯团队联合中国科学院地质与地球物理研究所研究员乐新安和美国麻省理工Haystack观象台研究员张顺荣等国内外合作者，利用中国科学技术大学自主构建的北斗同步卫星信标全国电离层综合观测网，结合“子午工程”三亚非相干散射雷达观测与数值模拟，揭示了“2024年5月超级磁暴”期间我国扇区电离层准周期的异常扰动现象及其物理机制。相关研究成果日前发表于《美国地球物理学会进展》。

磁暴是太阳爆发引发的典型空间天气现象，会导致地球空间环境剧烈的变化，如人类肉眼可见的极光现象，并对航天器飞行、无线电通信导航等产生显著影响。“2024年5月超级磁暴”是近20年来最强地磁暴，地磁扰动指数低至负400纳特，大量太阳风与磁层能量注入地球大气，引发电离层环境剧烈扰动，在我国北京、漠河等地均观测到绚丽的极光。

电离层是距地面约80至1000公里高度受太阳辐射部分电离的大气区域。因此，电离层电子密度/总电子含量随太阳辐射一般呈现白天高、夜间低的周日变化规律，同时受地磁场影响在中低纬呈现出经典的双驼峰赤道电离层异常结构。研究团队利用北斗同步卫星信标全国电离层综合观测网，发现“2024年5月超级磁暴”期间我国扇区电离层电子密度/总电子含量出现显著异常变化：经典双驼峰赤道电离层异常结构消失，电离层电子密度/总电子含量呈现明显的准周期波动特征。

研究团队结合“子午工程”三亚非相干散射雷达观测与数值模拟，进一步深入揭示了磁暴期间极区能量注入激发的大气重力波对热层风场的调制作用，以及其与行星际磁场多次转向引发的磁层穿透电场、扰动动力学电场的相互作用过程，他们共同作用形成了超级磁暴期间我国扇区电离层特殊异常变化。

研究人员介绍，该研究成果是基于我国自主建设特色地基观测设备，深入揭示了极端空间天气事件影响电离层的物理过程，为理解极端空间天气事件对地球空间环境的影响及提升空间天气预报精度提供了重要科学依据。

相关论文信息： https://doi.org/10.1029/2024AV001379

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