极区受激电磁辐射实验研究

作     者：陈靓 杨巨涛 何凌磊 李清亮 郝书吉 马广林 闫玉波 车海琴 梁勇敢 李海英 张文超 CHEN Jing;YANG JuTao;HE LingLei;LI QingLiang;HAO ShuJi;MA GuangLin;YAN YuBo;CHE HaiQin;LIANG YongGan;LI HaiYing;ZHANG WenChao

作者机构：中国电波传播研究所电波环境特性及模化技术重点实验室山东青岛266107 南阳师范学院物理与电子工程学院河南南阳473061 

出 版 物：《地球物理学报》 (Chinese Journal of Geophysics)

年 卷 期：2024年第67卷第7期

页      面：2487-2495页

核心收录：

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 070802[理学-空间物理学] 07[理学] 0708[理学-地球物理学] 

基　　金：电波环境特性及模化技术国家重点实验室基金(202003010,JCKY2023210C614240302) 中国博士后科学基金(2020M672307) 基础性科研院所稳定支持青年专项(A132301089-C01)资助 

主　　题：受激电磁辐射 电离层加热 人工沿场不均匀体 振荡双流不稳定性 

摘      要：受激电磁辐射(stimulated electromagnetic emissions, SEE)复杂的谱线特征,为研究电离层加热物理机制提供了强有力的研究手段.本文基于2017年和2022年我国学者利用EISCAT加热系统开展电离层加热实验期间的SEE数据,分析了加热电磁波的极化、频率、功率以及波束指向对SEE谱线特征的影响,研究结果表明:(1)相比于非寻常波,加热波为寻常波实验期间更易观测到丰富的SEE谱线结构,如频率上移分量最大值(upshifted maximum, UM)、热窄带连续谱(thermal narrow continuum, NCth)及向下偏移最大值(downshifted maximum, DM)等;(2)加热频率由4.07 MHz增至4.10 MHz,向下偏移峰值(downshifted peak, DP)频移与加热频率呈强线性相关,当加热频率达到电子回旋倍频时,DP和DM谱消失,上混杂波的产生过程被抑制.因此,结合电离层加热过程中DP和DM谱特征可以实时快速估算加热区内电子回旋频率的大小;(3)加热功率由24 MW增至192 MW,在DM和加热频率之间出现了一种新型下移谱特征,即中间向下偏移最大值(intermediate downshifted maximum, IDM),本实验中观测到UM随功率的变化是IDM相对于加热波频率的镜像行为;(4)结合超高频非相干散射雷达联合探测发现,加热波束指向为垂直方向逆时针夹角6°时,更易激励振荡双流不稳定性的密度纯增长模式,形成更多人工密度不均匀体,从而获得更强DM谱线.