南美实验室研究人员揭示磁暴期间南美磁异常区F层响应机制

　　中心位于巴西境内的南美磁异常区（SAMA）是地磁场总强度全球最小的扇区。该地区的高能粒子能量显著增加会对卫星、飞行器等的在轨运行、宇航员活动等产生影响；尤其在磁暴期间，中低纬度地区电离层等离子体密度会产生强烈扰动，给航天、导航、通信等带来严重影响。

　　南美实验室博士后Juliano Moro与天气室徐寄遥研究员等利用位于SAMA腹地、南美实验室圣玛利亚数字测高仪数据，分析了磁暴期间巴西上空电离层的响应，并与美洲地区同类数据进行了比较。科研人员重点分析了2018年8月25至29日磁暴事件，该磁暴事件由于包含了两次行星际日冕物质抛射和一次高速太阳风（HSS），表现得异常复杂；通过比较F2层的临界频率（foF₂）及其峰值高度（h_mF₂），两者的偏差用于量化电离层暴效应，结果显示，在主相阶段（8月25日至26日）观察的到不同的F区域响应，主要归因于电离层的行进扰动和夜间向东电场的扰动。结合物理机制分析得出，在早期恢复阶段（RP，8月26日），南美地区和北美地区的F区响应变得高度不对称，是由于热层成分的变化和快速的电动力学机制引起的。从8月27日至29日持续观测到的热层[O] / [N2]比值持续升高，以及HSS和IMF Bz涨落引起的太阳风速增加是导致电离层变化的主要原因。在RP期间，电离层最强烈的正电离层暴发生在圣玛利亚上空（～120％）。

　　该研究成果发表在国际知名学术期刊Journal of Geophysical Research: Space Physics上。

　　（供稿：天气室，南美实验室）

　　图一：2018年8月25-29日与平静期的f_oF₂ 数值在不同台站之间的比较 (a) Millstone Hill (b) Ramey (c) Sāo Luís (d) Cachoeira Paulista (e) Santa Maria, and (f) Port Stanley.