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电离层/热层与低层大气的动力学耦合是人们长期关注的问题,但电离层/热层系统对低层大气中不同类型扰动响应的共性和差异、以及一个完整的过程及其演化迄今并未完全了解。本研究采用理论研究、探测数据分析与数值模拟相结合的方法,研究在耦合过程中,电离层/热层对低层大气中不同起源的扰动(例如:台风、大地震、火山爆发等)响应的共性特征及其可能的差异特征。 首先,进行了电离层对台风响应的研究。在已有研究的基础上,我们对六年间(1987-1992)数十次台风影响期间的多普勒观测资料进行了细致分析,发现高频多普勒探测手段可以很好的探测由台风激发的声重力波,而且电离层对台风的响应的形态学特征表现出许多共同特性,主要表现为:强台风接近陆地或登陆前后,电离层中出现明显的波状扰动现象,形成中尺度TID;TID的周期随时间演化;与台风伴随的大幅声重波可以激发夜间的Spread—F现象;有些台风影响的末期,在非日出时间,出现了类似日出效应的现象等。 其次,进行了大地震、火山爆发对电离层的影响的研究。电离层对大地震、火山爆发等剧烈活动激起的低层大气扰动都有明显的响应,主要表现为:在大地震爆发后,观测到了明显的电离层扰动,并以次声波包的形式持续大约半个小时;在火山爆发后,明显的Spread—F出现并伴有强烈的中尺度波动,且持续数小时之久。 另外,进行了声重力波与Spread—F的关系的研究。统计表明:电离层多普勒频移的数据在揭示声重波与扩展F的关系方面是非常有用的,绝大多数情况下,扩展F出现之前都有声重波做前导,且在电离层中持续数小时之久,并叠加有波状扰动;较大振幅的声重波在激发电离层不规则结构方面起着重要的作用(种子作用),但既不是充分的也不是必要的。该研究结果不仅首次提供了许多揭示声重波对于触发扩展F所起的重要作用的观测事实,而且对声重波与扩展F之间相互作用的非线性演化的理论和数值模拟研究具有重要的意义。 关于大地震事件对电离层的影响,是否像台风的影响那样,电离层的响应存在些许共同特性或差异特征,以及大地震对电离层的影响过程中声重波所起的重要作用的数值模拟再现等,正在进一步的分析研究中。