空间中心科研人员基于子午工程自主数据在中国区域中性风的暴时研究方面取得进展

中性风是影响电离层-热大气层系统中物质传输、电流、动量和能量传递的关键因素。强磁暴期间，焦耳加热和高能粒子沉降扩张至中纬度地区，引起中国区域大气环流和中性成分的改变，会导致电离层正暴/负暴的现象。以往研究缺乏对中国区域的细致研究和分析，近些年来子午工程一期和二期的建立和完善，为中国区域精细化研究提供了条件。

近日，空间中心太阳活动与空间天气全国重点实验室空间天气预报中心、空间天气模式中心、电离层与中高层大气研究室团队与芬兰奥卢大学蔡磊教授、克莱姆森大学鲁娴教授等人合作，基于子午二期的自主数据探究2024年母亲节强磁暴期间中国区域中性风的响应，研究中性风对电离层负暴的影响，分析电离层极区对流对中低纬中性风的增强作用等。

图1.中国区域子午工程地基台站及周边观测设备分布。包含11个DCOI光学干涉仪（测量中性风）、3对 CN-DARN 雷达（计算电离层对流）和77个GNSS接收机（反演TEC）。

结果表明，在母亲节强磁暴的主相期间，子午工程首次观测到经向分量最大振幅约为 400 米/秒的强赤道向中性风。在东亚扇区，5 月 10 日夜间，中国及邻近地区上空的电离层负暴伴随着这一增强的赤道风。此外，电离层极区对流会扩张至 43° MLAT，东向离子速度在 50° MLAT 附近超过 800 米/秒。这会增强中国北部地区的纬向中性风，位于亚极光区黎明侧的子午工程光学干涉仪DCOI同时观测到了230 m/s的东向风速。在本次强磁暴期间，子午工程的多个光学干涉仪台站观测到了中性风的波状振荡，这与暴时的 TADs 有关。

该研究充分利用子午工程自主数据，加深了我们对中国区域中性风在强磁暴期间响应的理解，并深入探索中性风的暴时变化及其影响，为了解电离层-热大气层耦合系统的大气动力学提供了宝贵的观测数据和理论基础。相关工作发表在期刊Journal of Geophysical Research: space physics上，论文第一作者为天气室空间天气预报中心特别研究助理王昕，通讯作者为罗冰显研究员

文章信息及链接：Wang, X.*, Aa, E., Chen, Y., Zhang, J., Zhu, Y., Cai, L., Lu, X., Luo, B.*, et al. (2025). Midlatitude neutral wind response during the mother's day super‐intense geomagnetic storm in 2024 using observations from the chinese meridian project. Journal of Geophysical Research: Space Physics, 130, e2024JA033574. https://doi.org/10.1029/2024JA033574

图 2.  2024 年5月10日 子午工程光学干涉仪DCOI在HEJI台站（地理位置：42.8°N, 83.7°E）和 YUZH台站（地理位置：35.9°N，104.1°E）站观测到的 250 km的中性风变化。红色圆圈表示经向中性风（a-b）和纬向中性风（c-d），蓝色圆圈表示相对应的平静期的风场。

图 3. 包含六台子午工程 CN-DARN 雷达的所有北半球 SuperDARN 雷达数据计算电离层极区对流在平静期（a）和强磁暴期间（b）分布。洋红色的五角星和三角代表子午工程在中国北部HEJI台站和YUZH台站的光学干涉仪位置。黑色实线标出了极区对流的边界。

（供稿：天气室）