极区中层冬季回波统计分析研究

摘要

极区中层冬季回波（PMWE）是极区冬季探测到的来自中层50-80km高度范围的雷达回波，其产生机制目前还没有定论。
　　本文的研究基于欧洲非相干散射雷达（EISCAT VHF radar）2003-2014年对PMWE的观测数据，主要目的是统计分析PMWE的平均特征。PMWE相比PMSE极其稀少，在本文中PMWE的平均出现率约为3.26％。
　　分析PMWE的日变化，发现出现率最高的时间段是上午11-12点，比例高达21.8%，92%的 PMWE出现在时间段8-15点之间，即大部分 PMWE都出现在白天，晚上的出现率很低，表明太阳辐照对PMWE的形成至关重要；关于PMWE的高度分布，本文统计的PMWE高度范围在57-77km，且在66-67km的高度范围出现率最高。PMWE出现在高度65-68km之间约占55.8%，即一半多的PMWE都出现在65-68km高度范围。86.6%的PMWE出现在62-70km高度范围，而在62km以下范围出现的比例很小，即 PMWE主要出现在高度范围62-70km之间；分析PMWE的季节变化，发现PMWE在11月的出现率最高，约为9.4%，其次为十月，在12月的出现率最低；分析PMWE的年变化以及持续时间，从统计上看，太阳活动高年期 PMWE的出现率高、回波强度大，持续时间长且连续高度跨度大。将PMWE的年均出现率与年均 F10.7和年均 AP值分别进行相关性的研究，发现PMWE的年均出现率与年均 AP值存在明显正相关关系，表明高能粒子沉降对PMWE的形成有重要作用，与年均F10.7没有直接关系，从F10.7的广义含义讲， PMWE虽然与太阳活动有关，但并非简单的线性关系，进一步表明PMWE的形成受多种影响；从F10.7狭义含义上讲，太阳赖曼α辐射与PMWE的产生没有直接关系。
　　本文还单独研究了2004年11月太阳质子事件期间连续五天出现的PMWE，发现电离层D区的电子密度增强是PMWE形成的先决条件，PMWE在白天的出现率很高，在夜晚却很少，因为白天 D区的电离水平更高。有两个原因导致白天D区的电子浓度更高：其一，由于最大量的电离是由太阳电磁辐射引起的，因此地球的夜晚和远离太阳的极点（取决于季节）比地球日侧的离子少得多；其二，在夜晚电子吸附中性分子形成负离子的吸附率大大提高了，造成电子浓度降低，当电离层D区受到光照时，电子开始从负离子中分离，自由电子逐渐增加。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 国外极区中层冬季回波研究进展

1.3 国内极区中层冬季回波研究进展

1.4 本论文主要工作

第二章 电离层控制因素与非相干散射理论

2.1 太阳活动和地磁活动

2.2 非相干散射原理

2.3 非相干散射雷达简介

2.4 EISCAT雷达以及实验模式介绍

2.5 本章小结

第三章 2004年11月极区中层冬季回波的统计分析

3.1 2004年11月份极区中层冬季回波观测

3.2 粒子沉降对极区中层冬季回波的影响

3.3 对比极区中层夏季回波的情况

3.4 本章小结

第四章 极区中层冬季回波的平均特征

4.1 出现率与持续时间以及高度范围

4.2 日变化

4.3 季节变化

4.4 年变化

4.5 本章小结

第五章 全文总结与展望

5.1 全文总结

5.2 后续工作展望

致谢

参考文献