火星电离层一维理论模式及观测数据同化

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1、中国科学院大学Universi“?ofChineseAcademvofSciences硕士学位论文培养单位：2013年5月AssimilationByZhangYifanADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfi1ImentoftherequirementForthedegreeofMasterofSpacePhysicsInstituteofGeologyandGeophysics，ChineseAcademyofSc

2、iences5，2013中国科学院地质与地球物理研究所研究生学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在夏里星导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的内容外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得主垦科堂陵垫匮皇丝蔓物理硒塞压夔墓焦熬直扭掏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已在论文中做了明确的说明并表示谢意。论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。学位论文作者签名：脚签字日期：切易年6月r曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者

3、完全了解生垦抖堂陵地履墨丝蔓物理巫塞压有关知识产权的规定，研究所有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文及论文的复印件和电子文档，允许论文被查阅和借阅；生国科学院地透与地韭物理班塞压可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文(保密的学位论文在解密后适用本授权书)。保密论文注释：本学位论文属于保密范畴，保密期限一年，解密后适用本授权书。学位论文作者签名：骋一恤导师签名：V趟签字日期：切f≥年名月r日签字日期：协7j年6月r日目录摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

4、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1Abstract⋯．⋯⋯．．⋯⋯．．．．⋯．⋯⋯⋯⋯．．．．⋯．⋯．⋯⋯．．⋯．．．．⋯⋯．．．⋯⋯．．⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯．．．．⋯．．．．．⋯⋯．．3第一章、绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5一、火星及火星科学探测⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5二、火星电离层的探测历史⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯71、火星中性大气层⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯82、火星电离层的观测⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1l三、火星电

5、离层一维模式的发展⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．27四、本文的工作⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．33第二章、火星电离层一维光化学平衡模式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。34一、连续性方程和光化学平衡模式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．34二、光电离产生率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一351、太阳EUV辐射和电离截面⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．352、光学深度和光电离产生率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．373、光电子的次级电离⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

6、⋯⋯4l三、化学反应框架⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．41第三章、模式结果及分析讨论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．46一、不同天顶角下的电子密度垂直分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．46二、离子成分密度分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．48三、对出现次级峰值的解释⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．52四、二次电离对电子浓度分布的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．53第四章、基于火星电离层模式的数据同化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．55一、修正后的模式⋯⋯⋯⋯

7、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯55二、对F107指数的同化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯57三、X射线强度的同化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．58第五章、结语⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．65参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯67附录致学术论文完成情况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．74图表目录图l1960到2010年间年平均太阳黑子数以及各火星探测计划时间段。图中可见火星全球勘探者(MGS)的射电掩星观测所得

8、5600幅电子浓度曲线时间尺度上涵盖了第23太阳周的大部分。(图片取自Haidereta1．，2011)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7图2火星高层大气中性密度分布(白天)。(图片来自Boughereta1．，1999；Haidereta1．．20