极区中层异常雷达回波加热模型的研究

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1、Ｖ．：Ｉ＝－ｙ‘，■．Ｉ．＇Ｉ－二－．：朵ｉ寺寺成葦ＵＮＳＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＮＡＩＶＥＲ垂？’硕±学位论文ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳ‘！ｆ｛学ｂ＼＼ｙ／＂ＢＢ．Ｉ＇－－－；ＩＥ；Ｋｆｔ酔＇４论文题目极区中层异常雷达回波加热模型的辆究－＾ＩＬ；学科专业等离子体物理２０１３２１０４０１１２学号／作者姓名Ｐ狩路違１指导教

2、师李海龙副教授＿＿＿—，ｖ晦；；ｒ巧如－．．Ｉ－－．Ｉ鞭ｉ；．独剑性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名＇：旅、＃日期：备年ｒ月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、

3、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或化构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可ｙｘ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文瞧在Ａ解密后应遵守此规定）作者签名：壽一导师签名：吗日期：月０王Ｏｆ占年Ｘ，＾分类号密级注1UDC学位论文极区中层异常雷达回波加热模型的研究符路遥指导教师李海龙副教授电子科技大学成都申请学位级别硕士学科专业等离子体物理提交论文日期2016.04论文答辩日期2016.0

4、5学位授予单位和日期电子科技大学2016年6月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。StudyonIonosphericHeatingModelaboutPolarMesosphereEchoesAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:PlasmaPhysicsAuthor:LuyaoFuSupervisor:Prof.LiHailongSchool:SchoolofPhysicsElectron

5、ics摘要这篇论文要研究和探讨的是极区中层异常雷达回波及其在人工加热条件下的表现。极区中层雷达回波包括夏季回波PMSE和冬季回波PMWE。PMSE是夏季发生在极地上空极区中层顶部附近80~90km处的一种十分强烈的雷达回波。与之相似，PMWE是高纬地区冬季月份出现在当地上空50~80km之间区域的强烈雷达回波。这些现象可以极大地帮助我们了解和探究极区大气空间环境的特性，因此引起了高层大气物理领域诸多研究者的广泛关注。极区中层顶部区域受到大气环流、重力波和空气污染的影响，中层顶部区域的水蒸气含量相对偏高，而该区域的温度在整个大气层中最低，

6、导致水蒸气在该区域结成冰晶，这些冰晶形成尘埃粒子。由于该区域吸收太阳远紫外线及X射线使得中性气体被电离为等离子体，尘埃粒子又处于等离子体中，于是形成空间尘埃等离子体。诸多的研究结果普遍认为，该区域出现的异常雷达回波现象与空间尘埃等离子体有密切的关系。极区中层顶部区域十分复杂，尤其是带电尘埃粒子的存在使得中层顶部区域的物理环境更趋复杂。对极区中层雷达回波的研究属于空间物理领域和尘埃等离子体领域非常前沿的研究。通过无线电波加热雷达回波的产生区域从而人为改变雷达回波的表现，是目前较为热门的研究领域。这种研究手段可以用来诊断测量尘埃层的相关参数

7、的变化，从而为揭开产生极区中层雷达回波的物理机制提供了有效途径。在这篇论文中，我们在了解大气层、电离层相关背景知识的基础上，探讨了PMSE现象的细节，PMSE在统计上体现出的大致变化规律，对PMWE现象及其观测结果也做了深入的分析。之后，我们认识了极区中层大气加热实验的概况，引入了PMSE加热的理论计算模型，以等离子体的连续性方程、动量方程和能量方程为出发点，基于加热开启后尘埃层区域发生的扩散过程和尘埃充电过程，讨论了PMSE的物理机制。冬季回波PMWE的研究目前依然处于方兴未艾的状态，我们这里更多地把关注点集中于这里。在PMSE加热模

8、型的基础之上，我们根据冬季回波的观测分析结果，引入极区中层尘埃层冬季参数，并依据模型进行数值仿真，考察相关尘埃层参数对于微波加热期间的电子不规则性的具体影响。研究结果表明：（1）极区中层的带电尘埃粒子在产生