三种典型化学物质释放变态电离层的数值模拟研究

作者：吕慧娟^*; 方涵先; 汪四成; 高泽; 孟兴

来源：电波科学学报, 2018, 33(05): 544-556.

DOI：10.13443/j.cjors.2017092701

• 化学物质释放
• 形态调制
• 短波传播
• 人工扰动电离层
• 数值模拟

电离层人工变态会影响短波通信及卫星通信,对空间物理研究具有重要意义.基于中性气体扩散方程、离子化学反应方程及等离子体扩散方程,模拟了三种典型化学物质(氢气H2、二氧化碳CO2和三氟溴甲烷CF3Br)经点源和多源释放后导致的电离层三维扰动变化,并利用自适应变步长的三维数字射线追踪技术讨论了化学释放变态电离层对不同频率短波传播的影响.结果表明:点源释放时产生的"空洞"在水平面上沿磁场线方向的轴长略大于其垂直方向;在释放量及释放高度相同的前提下,H2扩散最快,CF3Br扩散最慢,但就t=100s时电子密度最大相对变化率而言,CF3Br最大,CO2次之,H2最小;CF3Br释放形成的"空洞"垂直范围最小,开始发生穿透现象所需的短波频率最高;H2扰动下"空洞"边界的电子密度梯度最小,射线聚焦点明显偏高,聚焦效应最弱;多源释放产生类抛物线管状的电离层"空洞"结构,射线的传播路径更加多样,此时仍有聚焦效应出现,且聚焦点随射线频率增加而升高,聚焦效应减弱.

• 单位
  国防科技大学; 空间天气学国家重点实验室; 61741部队; 中国科学院