高澤 方涵先 汪四成

(解放軍理工大學(xué)氣象海洋學(xué)院,南京 211101)

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不同波長(zhǎng)初始電子密度擾動(dòng)對(duì)擴(kuò)展F觸發(fā)效應(yīng)對(duì)比研究

高澤 方涵先 汪四成

(解放軍理工大學(xué)氣象海洋學(xué)院,南京 211101)

基于適合描述中低緯電離層擴(kuò)展F發(fā)展的控制方程組,首次對(duì)比分析了不同波長(zhǎng)初始電子密度擾動(dòng)對(duì)電離層Spread-F的觸發(fā)影響,討論了電離層泡狀結(jié)構(gòu)和塊狀結(jié)構(gòu)不規(guī)則體對(duì)不同電子密度擾動(dòng)波長(zhǎng)的響應(yīng)效果.結(jié)果發(fā)現(xiàn):無(wú)論是以泡狀結(jié)構(gòu)為主體還是以塊狀結(jié)構(gòu)為主體的不規(guī)則體,短波長(zhǎng)擾動(dòng)相對(duì)于長(zhǎng)波長(zhǎng)擾動(dòng)更有利于Spread-F的激發(fā);當(dāng)初始電子密度減弱擾動(dòng)存在于一側(cè),而增強(qiáng)擾動(dòng)存在于另一側(cè)時(shí),與只存在一種情況相比,泡狀結(jié)構(gòu)和塊狀結(jié)構(gòu)同時(shí)出現(xiàn),能夠增進(jìn)彼此的擾動(dòng)幅度,并且泡狀結(jié)構(gòu)不規(guī)則體的抬升速度大于塊狀結(jié)構(gòu);相同電離層背景下,初始擾動(dòng)所引起的泡狀不規(guī)則體和塊狀不規(guī)則體不一定都能得到抬升和發(fā)展,兩者發(fā)展趨勢(shì)并不一致.

電子密度擾動(dòng);Spread-F觸發(fā);泡狀不規(guī)則體;塊狀不規(guī)則體;數(shù)值模擬

DOI 10.13443/j.cjors.2016011701

引 言

電離層擴(kuò)展F(Spread-F)是電離層F區(qū)電子和離子密度的一種不規(guī)則擾動(dòng),具有電離圖回波描跡“擴(kuò)展”的現(xiàn)象.它往往可以在一個(gè)很寬的頻帶范圍內(nèi)造成無(wú)線電波振幅和相位短時(shí)間內(nèi)的劇烈波動(dòng),即電離層閃爍,嚴(yán)重影響導(dǎo)航通信等空間活動(dòng)的精度和準(zhǔn)確度.基于低緯度地區(qū)電離層閃爍監(jiān)測(cè)儀的數(shù)據(jù)分析,史建魁等[1-2]指出在該地區(qū)內(nèi),強(qiáng)區(qū)域型Spread-F同電離層閃爍在時(shí)間和區(qū)域匹配上具有較緊密的聯(lián)系,進(jìn)而與電離層等離子體泡有著顯著的相關(guān)關(guān)系;也有研究通過(guò)案例分析,證實(shí)了電離層等離子體塊的出現(xiàn)同電離層閃爍相關(guān)聯(lián)[3],所以研究電離層Spread-F的形成和發(fā)展,電離層中的泡狀和塊狀結(jié)構(gòu),對(duì)于進(jìn)一步研究電離層閃爍和無(wú)線電傳播有著十分重要的意義.盡管重力波、背景電場(chǎng)和中性風(fēng)場(chǎng)等多是影響電離層擴(kuò)展F發(fā)展的重要因子,也早已成為眾多學(xué)者研究的對(duì)象,但不同尺度的初始電子密度擾動(dòng)同樣對(duì)擴(kuò)展F的形成有重要影響作用,而關(guān)于初始擾動(dòng)尺度的研究相對(duì)較少.

從探測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看:H.T.Cai等[4]通過(guò)GPS接收機(jī)和EISCAT/ESR雷達(dá)數(shù)據(jù)分析了電離層大尺度行進(jìn)式擾動(dòng)的觀測(cè)記錄;Ding F等[5]通過(guò)在中國(guó)中部地區(qū)的GPS接收機(jī)數(shù)據(jù),分析研究了電離層中尺度擾動(dòng)的特征;Frissell N A等[6]展現(xiàn)了由SuperDARN雷達(dá)觀測(cè)到的電離層中尺度擾動(dòng);Gurevich A等[7]建立了電離層大尺度擾動(dòng)的發(fā)展理論,并同HAARP開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)和極軌衛(wèi)星的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比對(duì);Basu S等[8]研究了由高能高頻電波照射產(chǎn)生的亞千米尺度的電子密度不規(guī)則體;J.Labelle 和 M.C.Kelley[9]研究了磁赤道地區(qū)千米尺度擴(kuò)展F的演化機(jī)理;Scales W A等[10]研究了由于化學(xué)物質(zhì)釋放所造成的小尺度等離子體不規(guī)則體.綜上研究,從小尺度到大尺度,從米級(jí)到千米級(jí)電子密度不規(guī)則擾動(dòng)皆有存在,所以研究電離層不規(guī)則體的尺度特性同樣具有重要意義.

1 基本理論

1.1 連續(xù)性方程和基本運(yùn)動(dòng)方程

本文采用直角坐標(biāo)系,將西向取為x軸,垂直地面向上取為y軸,北向取為z軸,在中低緯地區(qū)的電離層F區(qū),由于存在磁傾角I,使控制方程更為復(fù)雜,須考慮三維坐標(biāo)空間,假設(shè)磁場(chǎng)B在yz平面內(nèi)(不考慮磁偏角),則描述粒子運(yùn)動(dòng)的基本方程為[11-14]:

(1)

(2)

式中：m為粒子的質(zhì)量;N為離子(電子)數(shù)密度;N0為平衡態(tài)的離子(電子)數(shù)密度;對(duì)離子α為i,對(duì)電子α為e;q為電荷;vα為粒子的運(yùn)動(dòng)速度;U為中性風(fēng)場(chǎng)風(fēng)速;E為電場(chǎng)強(qiáng)度;B為地磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度;g為重力加速度;υR為復(fù)合系數(shù);υαn為離子或電子和中性粒子的碰撞頻率;壓力項(xiàng)pe=NkTe,pi=NkTi,k為玻爾茲曼常數(shù),假設(shè)電子溫度等于離子溫度即Ti=Te=T.

本文中所考慮的高度為500 km以下,粒子碰撞特征時(shí)間尺度遠(yuǎn)小于粒子的慣性特征時(shí)間尺度[13,15],所以可以省略方程(2)左端的慣性項(xiàng),解得:

(3)

(4)

記E=E0-φ,其中E0是平衡態(tài)電場(chǎng),φ是擾動(dòng)電勢(shì),采用以電子零級(jí)漂移速度運(yùn)動(dòng)的參考坐標(biāo)系,不考慮環(huán)境風(fēng)場(chǎng)和北向電場(chǎng)作用,并且,同時(shí)假設(shè)υR、υin和N0只是隨高度y變化的函數(shù),則將式(4)帶入電子方程(1)可得

就課程具體內(nèi)涵而言，“嶺南藝術(shù)”特色課程核心系列的音樂(lè)專業(yè)課主要是讓學(xué)生在嶺南藝術(shù)素材的基礎(chǔ)上進(jìn)行演唱、演奏、表演和創(chuàng)作；美術(shù)專業(yè)課則讓學(xué)生以嶺南藝術(shù)素材進(jìn)行素描靜物、素描頭像、人物速寫(xiě)、風(fēng)景速寫(xiě)、創(chuàng)意素描和創(chuàng)意色彩等創(chuàng)作。

(5)

1.2 電流的連續(xù)性方程

(6)

1.3 控制方程

由式(5)、(6)可得中低緯電離層擴(kuò)展F發(fā)展的控制方程,令Q=N/N0以便于求解該方程組的非線性解,則式(5)、(6)可化為[12]:

(7)

(8)

2 數(shù)值模擬

2.1 初始和邊界條件

在本文數(shù)值模擬中,背景電離層參數(shù)由國(guó)際參考電離層IRI-2012模式得出,中性大氣背景參數(shù)由中高層大氣NRLMSISE-00模式計(jì)算得出.模擬地點(diǎn)為南京地區(qū)(地理坐標(biāo):32°N, 118.5°E,磁傾角為47.3°)和?？诘貐^(qū)(地理坐標(biāo):20°N, 110°E,磁傾角為27.7°),初始時(shí)間為2012年6月中旬21LT.背景地磁場(chǎng)強(qiáng)度取為3×10-5T.對(duì)于邊界條件,在垂直方向上采用?Q/?y=0和?φ/?y=0的邊界條件,在水平方向上采用周期邊界條件.

圖1是南京和?？诘貐^(qū)垂直方向上200～500 km高度范圍內(nèi)的電子密度剖面,其中南京地區(qū)電子密度峰值高度為330 km,最大電子密度為7.38×105cm-3;?？诘貐^(qū)電子密度峰值高度為340 km,最大電子密度為7.51×105cm-3．很明顯地可以看出?？诘貐^(qū)的背景電子密度的峰值高度和峰值均高于南京地區(qū).

圖1 初始電離層電子密度剖面

2.2 數(shù)值計(jì)算方法

2.3 不同擾動(dòng)條件下的計(jì)算結(jié)果

模擬1 在南京地區(qū)背景水平電場(chǎng)強(qiáng)度為-1×10-3V/m,造成電子密度泡狀不規(guī)則體,并且最大5%幅度的初始擾動(dòng)分別為

圖2給出了16 km和64 km長(zhǎng)擾動(dòng)后三個(gè)時(shí)次的電離層電子密度的歸一化分布情況.通過(guò)對(duì)比可以很明顯發(fā)現(xiàn):泡狀不規(guī)則體在不同的擾動(dòng)情況下呈現(xiàn)出不同的發(fā)展情況,16 km擾動(dòng)產(chǎn)生的電子密度泡狀結(jié)構(gòu)不規(guī)則體生成迅速,4 000 s時(shí)已上升至背景電子密度峰值高度附近,之后該泡狀結(jié)構(gòu)進(jìn)一步抬升,上升速度大約為25 km/s,擾動(dòng)幅度先增加,最大耗散可達(dá)15%左右,待泡狀結(jié)構(gòu)越過(guò)背景電子密度峰值高度后,擾動(dòng)幅度逐漸變小,同時(shí)在泡狀結(jié)構(gòu)的發(fā)展過(guò)程中在其兩側(cè)形成了電子密度增強(qiáng)區(qū),最大增幅接近4%;64 km擾動(dòng)產(chǎn)生的電子密度泡狀不規(guī)則結(jié)構(gòu)明顯發(fā)展緩慢,該泡狀結(jié)構(gòu)未有明顯的抬升跡象,說(shuō)明該擾動(dòng)未能有效地激發(fā)擴(kuò)展F并促進(jìn)其進(jìn)一步發(fā)展,但是在擾動(dòng)幅度上該波長(zhǎng)擾動(dòng)保持著不斷加深的趨勢(shì),一度造成近30%的電子密度削減,影響的時(shí)間較長(zhǎng),同時(shí)也在泡狀不規(guī)則結(jié)構(gòu)的兩側(cè)形成了擾動(dòng)幅度較大的電子密度增強(qiáng)區(qū),最大增幅為30%左右.

圖2 16 km(上)、64 km(下)初始擾動(dòng)形成電子密度泡狀不規(guī)則體后不同時(shí)刻的電子密度歸一化分布

模擬2 在南京地區(qū)背景水平電場(chǎng)強(qiáng)度為-1×10-3V/m,造成電子密度塊狀不規(guī)則結(jié)構(gòu),并且最大5%幅度的初始擾動(dòng)分別為

圖3給出了16 km和64 km長(zhǎng)擾動(dòng)形成電子密度塊狀不規(guī)則結(jié)構(gòu)的電子密度歸一化分布情況．對(duì)于因?yàn)楸尘皵_動(dòng)而形成的塊狀結(jié)構(gòu),即電子密度增加的區(qū)域,作為電離層不規(guī)則體的一種形式,也同為擴(kuò)展F的一部分,16 km擾動(dòng)形成的塊狀不規(guī)則體發(fā)展較快,但擾動(dòng)中心4 000 s時(shí)未能抬升至峰值高度附近,低于320 km,其抬升速度不及相同背景下泡狀不規(guī)則體的發(fā)展速度,擾動(dòng)幅度經(jīng)歷了一個(gè)先增大后減弱的發(fā)展歷程,最大擾動(dòng)增幅為16%,同時(shí)也在其左右兩側(cè)形成耗散的擾動(dòng)區(qū),擾動(dòng)中心密度減少7%左右;64 km擾動(dòng)形成的塊狀不規(guī)則體,同樣未得到有效的抬升發(fā)展,但6 000 s時(shí)其在電離層F區(qū)的中低層形成了中心擾動(dòng)增幅近35%的電子密度增強(qiáng)區(qū),同時(shí)在其兩側(cè)也形成了較強(qiáng)的電子密度削減區(qū),電子密度減少近10%,64 km波長(zhǎng)擾動(dòng)造成的強(qiáng)度深,作用時(shí)間長(zhǎng).

圖3 16 km(上)、64 km(下)初始擾動(dòng)形成電子密度塊狀不規(guī)則體后不同時(shí)刻的電子密度歸一化分布

通過(guò)模擬1和模擬2關(guān)于不同波長(zhǎng)擾動(dòng)下泡狀結(jié)構(gòu)和塊狀結(jié)構(gòu)不規(guī)則體的發(fā)展情況很明顯地發(fā)現(xiàn),擴(kuò)展F的形成和發(fā)展同初始電子密度擾動(dòng)波長(zhǎng)和擾動(dòng)形式有密切的聯(lián)系,在一定條件下16 km的擾動(dòng)波長(zhǎng)能有效地激發(fā)形成擴(kuò)展F,而64 km的擾動(dòng)未能促進(jìn)不規(guī)則體的進(jìn)一步抬升,說(shuō)明相對(duì)情況下短波較長(zhǎng)波擾動(dòng)更有利于擴(kuò)展F的形成和發(fā)展.

模擬3 在南京地區(qū)背景水平電場(chǎng)強(qiáng)度為-1×10-3V/m,最大5%幅度的初始擾動(dòng),泡狀不規(guī)則體和塊狀不規(guī)則體對(duì)比研究,擾動(dòng)分別為:

在模擬3中分別考慮了3.2 km波長(zhǎng)初始電子密度減弱或增強(qiáng)擾動(dòng)單獨(dú)存在與6.4 km波長(zhǎng)減弱和增強(qiáng)擾動(dòng)兩者共同存在后不同時(shí)刻的影響效果.如圖4所示,當(dāng)初始電子密度減弱或增強(qiáng)擾動(dòng)單獨(dú)存在時(shí),2 000 s后泡狀不規(guī)則體和塊狀不規(guī)則體中心擾動(dòng)幅度分別耗散了10%和增長(zhǎng)了12%左右,但當(dāng)電子密度減弱和增強(qiáng)擾動(dòng)在兩側(cè)共同存在時(shí),泡狀不規(guī)則體和塊狀不規(guī)則體中心擾動(dòng)幅度分別為-12%和14%左右,其擾動(dòng)幅度大于密度減弱或增強(qiáng)擾動(dòng)單獨(dú)存在的情況,說(shuō)明當(dāng)初始電子密度減弱存在于一側(cè),增強(qiáng)擾動(dòng)存在于另一側(cè)時(shí),即兩種擾動(dòng)共同存在時(shí)有利于彼此擾動(dòng)幅度的加深;5 000 s時(shí)情況同2 000 s時(shí)類似,對(duì)于初始電子密度減弱或增強(qiáng)單獨(dú)存在的擾動(dòng),5 000 s后泡狀結(jié)構(gòu)和塊狀結(jié)構(gòu)中心擾動(dòng)幅度分別為-10%和13%左右,對(duì)于電子密度減弱和增強(qiáng)共同存在的擾動(dòng),泡狀結(jié)構(gòu)和塊狀結(jié)構(gòu)中心擾動(dòng)幅度則為-12%和14%左右.同時(shí)也對(duì)比發(fā)現(xiàn):相同條件下泡狀結(jié)構(gòu)的發(fā)展抬升速度快于塊狀結(jié)構(gòu)的抬升速度,分別近似為30 m/s和23 m/s,該速度快于模擬1和模擬2中的抬升速度,這也同模擬1和2中討論的結(jié)果是相符合的;但是在發(fā)展速度上,初始電子密度減弱和增強(qiáng)共同存在的擾動(dòng)并沒(méi)有對(duì)彼此的抬升速度造成明顯影響.

圖4 電子密度擾動(dòng)減少(左)、電子密度擾動(dòng)增加(中)、電子密度擾動(dòng)減少和增加在兩側(cè)共存(右)不同時(shí)刻的電子密度歸一化分布

模擬4 在?？诘貐^(qū)背景水平電場(chǎng)強(qiáng)度為-0.6×10-3V/m,最大5%幅度的初始擾動(dòng)為

當(dāng)電離層背景水平電場(chǎng)強(qiáng)度為E0x=-0.6×10-3V/m時(shí)較E0x=-1×10-3V/m更為穩(wěn)定,模擬4是在海口地區(qū)由16 km和64 km波長(zhǎng)電子密度初始擾動(dòng)激發(fā)擴(kuò)展F的發(fā)展情況,如圖5所示．不同波長(zhǎng)擾動(dòng)形成的泡狀不規(guī)則體抬升速度不同,分別近似為10 m/s和5 m/s,擾動(dòng)所激發(fā)的電子密度泡狀結(jié)構(gòu)抬升速度相對(duì)緩慢,初始電子密度擾動(dòng)對(duì)電離層作用的時(shí)間更為長(zhǎng)遠(yuǎn),4 000 s時(shí)擾動(dòng)中心擾動(dòng)分別耗散了15%和10%左右,10 000 s時(shí)擾動(dòng)中心擾動(dòng)幅度接近40%和35%左右,相比情況下短波長(zhǎng)擾動(dòng)發(fā)展速度和影響幅度更有利于擴(kuò)展F的激發(fā)．對(duì)于圖5(e)～(h)所示的電子密度塊狀不規(guī)則體,盡管不同擾動(dòng)波長(zhǎng)所激發(fā)的幅度不同,擾動(dòng)程度也在不斷加深,但并沒(méi)有出現(xiàn)抬升發(fā)展跡象,未能有效地激發(fā)形成擴(kuò)展F.

(a) (c) (e) (g)

(b) (d) (f) (h)圖5 ?？诘貐^(qū)初始擾動(dòng)形成電子密度泡狀結(jié)構(gòu)或塊狀結(jié)構(gòu)4 000 s和10 000 s后的電子密度歸一化分布(a)～(b),(e)～(f) 16 km擾動(dòng)形成的泡狀結(jié)構(gòu)或塊狀結(jié)構(gòu);(c)～(d),(g)～(h) 64 km擾動(dòng)形成的泡狀結(jié)構(gòu)或塊狀結(jié)構(gòu)

歷史研究總結(jié)到:當(dāng)沒(méi)有外加電場(chǎng)時(shí),隨著緯度的增高,不穩(wěn)定性的發(fā)展速度明顯減慢[13];有附加電場(chǎng)時(shí),東向電場(chǎng)有利于Spread-F的激發(fā)和發(fā)展[16].從模擬4同模擬1和模擬2的對(duì)比來(lái)看:南京和?？诘貐^(qū)的差異,首先是背景電子密度不同;其次是假設(shè)的電場(chǎng)強(qiáng)度不同.從模擬結(jié)果對(duì)比來(lái)看:南京地區(qū)觸發(fā)的Spread-F比?？诘貐^(qū)的發(fā)展速度更快;而?？诘貐^(qū)的背景電子密度結(jié)構(gòu),是更有利于其擴(kuò)展F發(fā)展的,但其背景電場(chǎng)的強(qiáng)度假設(shè)為E0x=-0.6×10-3V/m,比南京地區(qū)的電場(chǎng)強(qiáng)度假設(shè)要小,較弱的電場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)使背景場(chǎng)更趨于穩(wěn)定,所以在這個(gè)過(guò)程中可以看出,背景電場(chǎng)比背景電子密度差異的作用更為突出.分析原因,可能是因?yàn)槟暇┖秃？诘貐^(qū)的背景電子密度結(jié)構(gòu)差異不大(從圖1可以看出),所以才致使電場(chǎng)的作用表現(xiàn)顯著,有待進(jìn)一步研究.通過(guò)對(duì)比還可以發(fā)現(xiàn):在南京地區(qū)相同的背景條件下,初始擾動(dòng)所形成的泡狀結(jié)構(gòu)和塊狀結(jié)構(gòu)都能夠被激發(fā)和發(fā)展;而在?？诘貐^(qū)相同的背景條件下,擾動(dòng)觸發(fā)的泡狀結(jié)構(gòu)得以發(fā)展和抬升,而塊狀的不規(guī)則體并沒(méi)有得到抬升,擴(kuò)展F并沒(méi)有被激發(fā)形成.所以,可以總結(jié)得到,初始電子密度擾動(dòng)所形成的電子密度泡狀結(jié)構(gòu)和塊狀結(jié)構(gòu)在相同的背景環(huán)境下,并不一定都能夠被激發(fā)和發(fā)展,兩者在發(fā)展激發(fā)趨勢(shì)上并不具有一致性.

3 總結(jié)和討論

本文在背景電離層水平均勻的假設(shè)下,基于Spread-F控制方程組,數(shù)值模擬了夜間電離層F區(qū)在初始電子密度擾動(dòng)下觸發(fā)Spread-F的發(fā)展效應(yīng),對(duì)比分析了不同初始擾動(dòng)波長(zhǎng)的作用結(jié)果,得出以下結(jié)論:

1) 電離層初始電子密度擾動(dòng)能觸發(fā)電離層Spread-F,當(dāng)在電離層上作用不同波長(zhǎng)的初始擾動(dòng)時(shí),相比之下,短波長(zhǎng)擾動(dòng)所激發(fā)的電子密度泡狀不規(guī)則體或塊狀不規(guī)則體具有更快的發(fā)展速度,說(shuō)明短波長(zhǎng)擾動(dòng)相對(duì)于長(zhǎng)波長(zhǎng)擾動(dòng)更有利于Spread-F的激發(fā)和發(fā)展,在擴(kuò)展F的抬升發(fā)展過(guò)程中,在泡狀不規(guī)則體的兩側(cè)形成了電子密度增補(bǔ)區(qū),在塊狀不規(guī)則體的兩側(cè)形成了電子密度耗散區(qū);

2) 對(duì)于初始電子密度擾動(dòng),當(dāng)初始電子密度減弱擾動(dòng)存在于一側(cè),而增強(qiáng)擾動(dòng)存在于另一側(cè)時(shí),與只存在一種情況相比,即泡狀不規(guī)則體和塊狀不規(guī)則體在兩側(cè)共同存在比泡狀不規(guī)則體和塊狀不規(guī)則體分別單獨(dú)存在時(shí),能夠增進(jìn)彼此的擾動(dòng)幅度,更有利于擾動(dòng)所造成的耗散或增長(zhǎng)幅度的加深,并且通過(guò)對(duì)比還可發(fā)現(xiàn)泡狀不規(guī)則體的抬升速度大于塊狀結(jié)構(gòu);

3) 當(dāng)電離層處于相對(duì)較穩(wěn)定狀態(tài)時(shí),背景環(huán)境不利于電離層Spread-F的激發(fā),初始擾動(dòng)對(duì)電離層F層底部的作用時(shí)間卻更為長(zhǎng)遠(yuǎn),通過(guò)南京和?？诘貐^(qū)的數(shù)值模擬對(duì)比也可得出,初始擾動(dòng)所引起的泡狀結(jié)構(gòu)和塊狀結(jié)構(gòu)在相同的背景條件下,并不一定都能得到抬升和發(fā)展,兩者在發(fā)展趨勢(shì)上并不具有一致性.

真實(shí)物理環(huán)境中電離層Spread-F的物理發(fā)展機(jī)制更為復(fù)雜,本文做了相關(guān)假設(shè)和近似條件,例如:南京和?？趦蓚€(gè)地區(qū)的磁場(chǎng)強(qiáng)度假設(shè)為相同的值,忽略了磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)電離層擴(kuò)展F發(fā)展的影響,并且背景參數(shù)由經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ降贸?這同真實(shí)的大氣環(huán)境還有一定的差異,所以對(duì)于模擬的精度和準(zhǔn)確性,還需要進(jìn)一步改進(jìn)和研究.

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高澤 (1991-),男,河北人,解放軍理工大學(xué)碩士研究生,研究方向?yàn)殡婋x層物理.

方涵先 (1974-),男,福建人,解放軍理工大學(xué)教授,博士生導(dǎo)師,研究方向?yàn)殡婋x層物理.

汪四成 (1988-),男,甘肅人,解放軍理工大學(xué)博士研究生,研究方向?yàn)殡婋x層物理.

A comparative study on the effects of different wavelengths of initial electron density disturbances on triggering spread-F

GAO Ze FANG Hanxian WANG Sicheng

(InstituteofMeteorologyandOceanography,PLAUniversityofScienceandTechnology,Nanjing211101,China)

Based on a physical model developed to present the development of the lower and mid-latitudes spread-F,the effects of different disturbances of electron density on triggering spread-F are compared and the evolution of plasma bubble and blob irregularities under different perturbation wavelengths of electron density are discussed.The results show that no matter electron density is bubble or blob structure, the disturbances with short wavelength are much easier to trigger spread-F than long ones.When the initial disturbance with decreasing electron density exists in one side and increasing electron density disturbance appears in another side at the same time,the perturbation amplitude of each other will be much more enhanced than that when they appear respectively,and the uplift rate of bubble structure is much faster than blob.Even if at the same level of electron density,the electron density bubble and blob structure do not always be lifted or developed simultaneously and they do not always keep the same tendency.

disturbance of electron density;effect of triggering spread-f;bubble or blob irregularity;numerical calculation

高澤, 方涵先, 汪四成, 等.不同波長(zhǎng)初始電子密度擾動(dòng)對(duì)擴(kuò)展F觸發(fā)效應(yīng)對(duì)比研究[J].電波科學(xué)學(xué)報(bào),2016,31(5):933-940.

10.13443/j.cjors.2016011701

GAO Z, FANG H X, WANG S C, et al.A comparative study on the effects of different wavelengths of initial electron density disturbances on triggering spread-F[J].Chinese journal of radio science,2016,31(5):933-940.(in Chinese).DOI：10.13443/j.cjors.2016011701

2016-01-17

國(guó)家自然科學(xué)基金(40505005)

P352

A

1005-0388(2016)05-0933-08

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