2009年夏季极区电离层加热实验观测研究

2009年夏季,中国在挪威特罗姆瑟(Tromsφ)利用非相干散射雷达进行电离层加热实验。实验中发现了处在150km附近的小范围温度增强事件和150—400km之间的大范围温度增强事件。前者的相对增幅明显,后者的绝对增量更大。对这两类加热事件来说,温度增量百分比均随加热功率的增加线性增长,但对比两类加热事件来看,增长速度随加热频率增大而减小。加热效应存在显著的二维分布特征,加热最强方向处在场向附近。加热效应受加热天线波束指向与地磁场的夹角影响明显,随夹角增大温度增强效应减弱。     

我国极区冬季电离层加热实验研究

通过对非相干散射雷达观测数据的处理分析,研究了2008年1月我国在挪威Troms进行的冬季电离层加热实验效应.研究结果表明,电离层临界频率大于泵波频率的O波加热事件扰动效应明显,电子温度存在60%~120%的增强,扰动范围从150 km一直延伸到400 km,电子密度扰动不显著,最大可以观察到12%的密度衰减.受加热影响,离子声波频率有1~2 kHz的增加,离子线谱峰谷比增加,有时伴随有高阶谐振线出现.离子线和等离子线功率存在过冲现象,等离子线的功率剖面存在单峰、双峰和三峰结构,等离子线的功率增强幅度随频率负指数衰减.     

离子分布函数的20矩近似在非相干散射谱中的应用

根据Grad理论,以麦克斯韦分布函数为基,将离子分布函数展成20矩近似的形式,讨论了黏滞张量项与热流项对离子分布函数的影响.在电场比较弱的情况下,沿着E×B和E的方向上,热流矢量项和黏滞张量项是可以分别忽略掉的.离子温度的各向异性特征和分布函数的不对称性是由黏滞项和热流项引起的.利用Sheffield理论计算得到了非相干散射谱,并对13矩近似和20矩近似得到的非相干散射谱进行了对比.在电场比较弱的情况下,这两种近似基本一致,而当电场增强时,热流张量项的贡献变得很明显,温度各向异性的特征加剧.此时与13矩近似相比较,20矩近似能够更加准确地描述以温度各向异性为特性的非麦克斯韦分布等离子体.     

极区冬季电离层加热实验研究（三）——低电离层分析

使用低电离层加热条件下,非麦克斯韦碰撞等离子体非相干散射的理论模型,我们对我国2008年1月进行的极区冬季电离层加热实验进行了分析.分析结果表明,本次实验在低电离层区域得到了显著的电子温度增强现象,最大增幅百分比达到了168.9%.基于上述理论模型,我们进一步反演了非麦克斯韦指数,并由其计算出了加热电场强度,这对电离层加热的精确数值仿真有着重要的意义.