近日,，創(chuàng)刊于1896年的國(guó)際著名期刊Journal of Geophysical Research-Space Physics發(fā)表了河南師范大學(xué)電波研究院劉陽(yáng)坤博士,、空間天氣學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室徐寄遙研究員,、美國(guó)國(guó)家大氣研究中心的Anne K. Smith研究員、以及河南師范大學(xué)電波研究院劉曉教授的最新系列研究成果,，河南師范大學(xué)為論文第一單位,。該工作利用TIMED Doppler interferometer（TIDI）觀測(cè)到的20年的全球中性水平風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)，揭示了潮汐風(fēng)場(chǎng)的季節(jié)變化及其對(duì)平流層準(zhǔn)兩年振蕩及太陽(yáng)活動(dòng)周期的響應(yīng)特征,，并且給出了不同潮汐分量隨時(shí)間變化的經(jīng)驗(yàn)公式,。

大氣潮汐波是中高層大氣中非常重要的一類(lèi)大尺度強(qiáng)烈波動(dòng)現(xiàn)象。大氣潮汐波的振幅在中間層低熱層（mesosphere and lower thermosphere, MLT）區(qū)域很大,，從而嚴(yán)重影響該區(qū)域的動(dòng)力學(xué),、光化學(xué)、輻射,、以及能量收支與轉(zhuǎn)換,，并且可以進(jìn)一步引起熱層和電離層中多種參數(shù)和物理過(guò)程的變化。目前,，對(duì)全球范圍內(nèi)潮汐風(fēng)場(chǎng)的每個(gè)分量的季節(jié)變化和年際變化缺乏系統(tǒng)的研究,。同時(shí)潮汐波的參數(shù)化對(duì)于全球大氣模式的構(gòu)建非常重要。

基于長(zhǎng)期連續(xù)的全球風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù),，對(duì)低熱層區(qū)域（85 km?105 km）的全球潮汐風(fēng)場(chǎng)（周日潮汐,、半日潮汐、8小時(shí)潮汐）的季節(jié)變化及其對(duì)平流層準(zhǔn)兩年振蕩和太陽(yáng)活動(dòng)周期的響應(yīng)進(jìn)行了系統(tǒng)性研究,。為避免磁暴的干擾,，我們選取地磁平靜期（Kp≤3）的觀測(cè)數(shù)據(jù)。研究發(fā)現(xiàn),，潮汐風(fēng)場(chǎng)在其振幅最大的區(qū)域均表現(xiàn)出顯著的季節(jié)變化和年際變化,。如圖1所示，遷移潮汐分量不僅表現(xiàn)出顯著的年變化（AO）和半年變化（SAO）,，同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)遷移潮汐分量還表現(xiàn)出顯著的三分之一年變化（TAO）,，而非遷移潮汐分量則沒(méi)有表現(xiàn)出顯著的三分之一年變化。另外,，該研究表明潮汐風(fēng)場(chǎng)的季節(jié)變化對(duì)平流層準(zhǔn)兩年振蕩和太陽(yáng)活動(dòng)周期具有顯著的不可忽略的響應(yīng),。最后，該研究給出了潮汐風(fēng)場(chǎng)的振幅和相位隨時(shí)間變化的參數(shù)化經(jīng)驗(yàn)公式,。如圖2和圖3所示,，該經(jīng)驗(yàn)公式能較好地描述每個(gè)潮汐分量的振幅隨時(shí)間的變化的特征和相位隨高度的變化特征。相關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式和數(shù)據(jù)存放在國(guó)家空間科學(xué)數(shù)據(jù)中心,，方便廣大同行使用,。

論文鏈接如下：

 Liu, Y., Xu, J., Smith, A. K., & Liu, X. (2024a). Seasonal and interannual variations of global tides in the mesosphere and lower thermosphere neutral winds: I. Diurnal tides. Journal of Geophysical Research: Space Physics, 129, e2023JA031887. https://doi.org/10.1029/2023JA031887

 Liu, Y., Xu, J., Smith, A. K., & Liu, X. (2024b). Seasonal and interannual variations of global tides in the mesosphere and lower thermosphere neutral winds: II. Semidiurnal and terdiurnal tides. Journal of Geophysical Research: Space Physics, 129, e2023JA031846. https://doi.org/10.1029/2023JA031846

周日潮汐、半日潮汐和8小時(shí)潮汐的經(jīng)驗(yàn)公式的IDL代碼和數(shù)據(jù)集鏈接如下：

 Liu, Y., Xu, J., Smith, A. K., & Liu, X. (2023a). Empirical formulas for temporal variations of amplitudes of diurnal tides in horizontal wind in the mesosphere and lower thermosphere. (Version V2) [Dataset]. Science Data Bank. https://doi.org/10.57760/sciencedb.o00009.00227

 Liu, Y., Xu, J., Smith, A. K., & Liu, X. (2023b). Empirical formulas for temporal variations of amplitudes of semidiurnal tides in horizontal wind in the mesosphere and lower thermosphere. (Version V2) [Dataset]. Science Data Bank. https://doi.org/10.57760/sciencedb.o00009.00229

 Liu, Y., Xu, J., Smith, A. K., & Liu, X. (2023c). Empirical formulas for temporal variations of amplitudes of terdiurnal tides in horizontal wind in the mesosphere and lower thermosphere. (Version V2) [Dataset]. Science Data Bank. https://doi.org/10.57760/sciencedb.o00009.00230

圖1. 在緯向風(fēng)（a-c）和經(jīng)向風(fēng)（d-f）中，周日潮汐分量（DW1：a和d,；DE3：b和e,；DW2:c和f）的年平均振幅（第一列）、年變化振幅（第二列）,、半年變化振幅（第三列）和三分之一年變化振幅（第四列）的20年平均緯度-高度分布,。峰值區(qū)域用黑色虛線圈出。.

圖2. 緯向DW1（a）,、經(jīng)向DW1（b）,、緯向DE3（c）、經(jīng)向DE3（d）,、緯向DW2（e）和經(jīng)向DW2（f）在其峰值緯度和高度（緯度和高度標(biāo)記在圖中）的原始（黑點(diǎn)）和重構(gòu)（紅線）振幅,。相關(guān)系數(shù)（CCs）、平均誤差（ME）和均方根誤差（RMSE）標(biāo)記在圖中,。ME和RMSE與其潮汐分量的平均振幅的比例標(biāo)注在括號(hào)中,。

圖3. DW1（緯向：a1；經(jīng)向：a2）,、DE3（緯向：b1；經(jīng)向：b2）,、DW2（緯向：c1,；經(jīng)向：c2）的原始相位（黑點(diǎn)）和重構(gòu)相位（紅線）在其峰值緯度和季節(jié)的垂直剖面。

撰稿| 劉陽(yáng)坤

編輯| 劉陽(yáng)坤

審核| 趙志軍