中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)雷久侯教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所樂新安研究員和美國麻省理工Haystack觀象臺張順榮研究員等國內(nèi)外合作者，利用中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)自主構(gòu)建的北斗同步衛(wèi)星信標(biāo)全國電離層綜合觀測網(wǎng)，結(jié)合“子午工程”三亞非相干散射雷達(dá)觀測與數(shù)值模擬，揭示了“2024年5月超級磁暴”期間我國扇區(qū)電離層準(zhǔn)周期的異常擾動現(xiàn)象及其物理機(jī)制。相關(guān)研究成果以“Interplay of Gravity Waves and Disturbance Electric Fields to the Abnormal Ionospheric Variations During the 11 May 2024 Superstorm”為題，發(fā)表于地學(xué)國際著名學(xué)術(shù)期刊《AGU Advances》。

磁暴是太陽爆發(fā)引發(fā)的典型空間天氣現(xiàn)象，會導(dǎo)致地球空間環(huán)境劇烈的變化，如人類肉眼可見的極光現(xiàn)象，并對航天器飛行、無線電通信導(dǎo)航等產(chǎn)生顯著影響?！?024年5月超級磁暴”是近20年來最強(qiáng)地磁暴，地磁擾動指數(shù)Dst低至-400 nT以下，大量太陽風(fēng)與磁層能量注入地球大氣，引發(fā)電離層環(huán)境劇烈擾動，在我國北京、漠河等地均觀測到絢麗的極光。

電離層是距地面約80-1000公里高度受太陽輻射部分電離的大氣區(qū)域。因此，電離層電子密度/總電子含量（TEC）隨太陽輻射一般呈現(xiàn)白天高、夜間低的周日變化規(guī)律，同時受地磁場影響在中低緯呈現(xiàn)出經(jīng)典的雙駝峰赤道電離層異常（EIA）結(jié)構(gòu)。研究團(tuán)隊(duì)利用中國科大自主建設(shè)的北斗同步衛(wèi)星信標(biāo)全國電離層綜合觀測網(wǎng)，發(fā)現(xiàn)“2024年5月超級磁暴”期間我國扇區(qū)電離層TEC出現(xiàn)顯著異常變化：經(jīng)典EIA結(jié)構(gòu)消失，TEC呈現(xiàn)明顯的準(zhǔn)周期波動特征。

研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合“子午工程”三亞非相干散射雷達(dá)觀測與數(shù)值模擬，進(jìn)一步深入揭示了磁暴期間極區(qū)能量注入激發(fā)的大氣重力波對熱層風(fēng)場的調(diào)制作用，以及其與行星際磁場多次轉(zhuǎn)向引發(fā)的磁層穿透電場、擾動動力學(xué)電場的相互作用過程，他們共同作用形成了超級磁暴期間我國扇區(qū)電離層特殊異常變化。

圖.2024年5月11日超級磁暴期間中國科大自主建設(shè)的北斗同步衛(wèi)星信標(biāo)網(wǎng)觀測到東經(jīng)110°不同緯度的TEC變化和“子午工程”三亞非相干散射雷達(dá)反演的經(jīng)向風(fēng)場（南向?yàn)檎┖痛怪钡入x子體漂移（向上為正）變化。

該研究成果基于我國自主觀測，深入揭示了極端空間天氣事件影響電離層的物理過程，為理解極端空間天氣事件對地球空間環(huán)境的影響及提升空間天氣預(yù)報(bào)精度提供了重要科學(xué)依據(jù)。

論文第一作者為中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)黃福慶副教授，通訊作者為中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)雷久侯教授和中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所樂新安研究員。該成果得到了國家自然科學(xué)基金委卓越創(chuàng)新群體（基礎(chǔ)科學(xué)中心）、中國科學(xué)院穩(wěn)定支持基礎(chǔ)研究領(lǐng)域青年團(tuán)隊(duì)、中國科學(xué)院B類先導(dǎo)專項(xiàng)、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃及中國科大青年創(chuàng)新重點(diǎn)基金等項(xiàng)目資助。

論文鏈接：

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2024AV001379

（地球和空間科學(xué)學(xué)院、科研部）

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