基于GPS观测数据的2022年1月15日汤加火山电离层扰动特征分析

作     者：李佳峰 陈克杰 柴海山 林间 周志远 朱海 吕明哲 

作者机构：南方科技大学地球与空间科学系深圳518055 南方科技大学海洋科学与工程系深圳518055 

出 版 物：《中国科学：地球科学》 (Scientia Sinica(Terrae))

年 卷 期：2023年第53卷第8期

页      面：1817-1833页

核心收录：

学科分类：070801[理学-固体地球物理学] 070802[理学-空间物理学] 07[理学] 0708[理学-地球物理学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(批准号:42074024、41890813、41976066) 中国科协青年人才托举工程项目资助 

主　　题：GPS 汤加火山 行进电离层扰动 射线追踪 气象海啸 

摘      要：2022年1月15日汤加火山喷发释放的巨大能量,对环太平洋电离层产生了显著影响.基于火山近场(1000km)、区域(1000~5000km)和远场(5000~12000km)全球定位系统(Global Positioning System,GPS)观测数据,本文提取并分析了火山喷发后电离层总电子含量(Total Electron Content,TEC)扰动特征.结果表明,火山喷发后8~15min内近场电离层扰动主要源于爆炸产生的冲击声波(~1000m/s),区域和远场上空远距离传播的低频扰动则与兰姆波有关(~330m/s).各地区扰动幅值与背景TEC值总体呈正相关关系,并且随着扰动波行进距离增大,相对振幅比率逐渐减小.本文也对比了各地区参考日和事件日电离层活动水平,并通过射线追踪反演得到了火山喷发时刻与位置,进一步确认了区域和远场电离层响应均与汤加火山相关.此外,1月15日约06:20UTC在新西兰上空观测到一组略延迟于初始海啸到时的频率突变扰动,该扰动与DART浮标观测记录相符,暗示气象海啸的产生.