• ISSN 2097-1893
  • CN 10-1855/P

子午工程二期漠河大气风温金属成分激光雷达钙原子初步观测结果

陈峰磊 荀宇畅 王泽龙 杜丽芳 郑浩然 陈志青 程学武 王积勤 吴方 杨国韬

引用本文: 陈峰磊,荀宇畅,王泽龙,杜丽芳,郑浩然,陈志青,程学武,王积勤,吴方,杨国韬. 2023. 子午工程二期漠河大气风温金属成分激光雷达钙原子初步观测结果. 地球与行星物理论评(中英文),54(0):1-7
Chen F L, Xun Y C, Wang Z L, Du L F, Zheng H R, Chen Z Q, Cheng X W, Wang J Q, Wu F, Yang G T. 2023. Preliminary results of Calcium atom analysis by the wind-temperature-metal-constituents LiDAR at Mohe middle-upper atmosphere, for the Chinese Meridian Project Phase II. Reviews of Geophysics and Planetary Physics, 54(0): 1-7 (in Chinese)

子午工程二期漠河大气风温金属成分激光雷达钙原子初步观测结果

doi: 10.19975/j.dqyxx.2023-012
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(42004134,41627804);空间天气学国家重点实验室开放课题
详细信息
    作者简介:

    陈峰磊(1998-),男,硕士研究生,主要从事中高层大气物理研究. E-mail:863830001@qq.com

    通讯作者:

    荀宇畅(1991-),女,讲师,主要从事中高层大气物理研究

    杨国韬(1975-),男,研究员,主要从事激光雷达探测和中高层大气物理研究

  • 中图分类号: P35

Preliminary results of Calcium atom analysis by the wind-temperature-metal-constituents LiDAR at Mohe middle-upper atmosphere, for the Chinese Meridian Project Phase II

Funds: Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 42004134, 41627804), and the funded by State Key Laboratory of Space Weather
  • 摘要: 子午工程二期漠河(122°E, 53°N)钙原子激光雷达利用高空大气金属层共振荧光散射机制探测80~120 km区域的金属层成分,并将这些金属成分作为示踪物去研究中高层大气的各种复杂的化学和动力学过程. 子午工程二期漠河钙原子激光雷达采用的时间分辨率为1.1 min,空间分辨率为30 m. 在这种高时空分辨率下,仍然得到了高信噪比信号. 通过对2023年1月钙原子数密度随时间和高度的演化过程进行分析,发现背景层钙原子峰值密度达到了33.55 cm-3左右,并且其突发层钙原子峰值密度可以达到约53.64 cm-3;在与延庆(116.0°E, 40.5°N)钙原子数密度的比较研究中,我们发现延庆的钙原子数密度小于漠河的钙原子数密度;在与国外台站钙原子观测的比较研究中,我们发现漠河钙原子数密度和德国Kuhlungsborn(54°N, 12°E)台站的钙原子数密度接近,比法国的Observatoire de Haute Provence(44°N, 6°E)台站的钙原子数密度大. 在2023年1月12日至14日,我们观测到了钙流星尾迹,并且流星尾迹往往出现在金属层峰值的附近.

     

  • 图  1  子午工程二期漠河中高层大气风温金属成分激光雷达钙原子观测系统组成图

    Figure  1.  Composition diagram of the calcium atom observation system in the Mohe middle-upper atmosphere wind-temperature-metal-constituents LiDAR, for the Chinese Meridian Project Phase II

    图  2  2023年1月12日22:48观测到的激光雷达原始光子数廓线图

    Figure  2.  The LiDAR original photon number profile observed at 22:48 on January 12, 2023

    图  3  2023年1月12日观测到的夜间漠河钙原子数密度(其中LT0点之前属于1月12日,LT0点之后属于1月13日)

    Figure  3.  Mohe Calcium atomic density observed at night on January 12, 2023 (Before LT0 = January 12, after LT0 = January 13)

    图  4  2022年1月12日观测到的夜间延庆地区钙原子数密度(其中LT0点之前属于1月12日,LT0点之后属于1月13日)

    Figure  4.  Calcium atomic density observed at night in Yanqing area on January 12, 2022 (Before LT0 = January 12, after LT0 =January 13)

    图  5  2023年1月13日22:13的钙原子数密度廓线

    Figure  5.  Calcium atomic density profile at 22:13 on January 13, 2023

    图  6  2023年1月13日19:40的钙原子数密度廓线

    Figure  6.  Calcium atomic density profile at 19:40 on January 13, 2023

    表  1  延庆与漠河钙原子观测激光雷达参数

    Table  1.   Calcium atom observation of LiDAR parameters in Yanqing and Mohe

    Ca延庆染料延庆OPO漠河OPO
    经纬度 (116.0°E, 40.5°N) (116.0°E, 40.5°N) (122°E, 53°N)
    脉冲能量/mJ 9 28~33 90
    重复频率/Hz 30 15 15
    望远镜直径/m 1.23 1.23 1.5
    时间分辨率/min 0.55 1.1 1.1
    空间分辨率/m 96 96 30
    探测高度范围/km 393.408 1179.648 125.798
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    表  2  其他台站的钙原子观测研究

    Table  2.   Calcium atom observations at other stations

    文献地理位置观测时间主要结论
    Granier et al., 1989 法国
    Observatoire de Haute Provence
    (44°N, 6°E)
    1983—1984年
    14个夜晚
    钙原子峰值密度的均值约为22 cm−3
    Gerding et al., 2000 德国
    Kühlungsborn (54°N, 12°E)
    1996-12—1998-12
    Ca:112个夜晚
    钙原子层季节变化特征:夏季密度最大,秋冬次大. 钙原子的峰值密度约为40 cm−3
    Gerding et al., 2001 德国
    Kühlungsborn
    (54°N, 12°E)
    1997-03-04—1997-08-02
    Ca:7个夜晚
    钙原子平均密度约为17 cm−3
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-02-28
  • 录用日期:  2023-04-20
  • 网络出版日期:  2023-04-27

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