全球地球空间模型中的阿尔文波致热层上涌
空间物理
2021-01-06 v1
摘要
受解释为电离层阿尔文谐振腔模态的小尺度（~1 km）场向电流（SSFACs）低高度极尖区观测的启发，我们研究了阿尔文波能量沉积对热层上涌及极尖区内和外空密度增强形成的影响。此类密度增强常被CHAMP卫星在约400 km高度附近观测到。经验热层模型无法预测它们，且它们与观测到的SSFACs密切相关。我们开发了一个受CHAMP数据约束的阿尔文波电场高度依赖参数化模型，并将其嵌入美国国家大气研究中心（NCAR）耦合磁层-电离层-热层（CMIT）模型的焦耳加热模块中。随后使用CMIT模型模拟了2003年3月26-27日掠过地球的行星际流相互作用区（SIR）所引发的地球空间响应。CMIT对400 km高度热层质量密度的诊断显示：1）不含阿尔文波焦耳加热的CMIT通常低估CHAMP的轨道平均密度；加入阿尔文波加热适度改善了CMIT对密度的轨道平均预测（几个百分点），尤其在SIR事件较活跃时段。2）在极尖区加热区附近，包含阿尔文波加热的CMIT瞬时密度预测改善更为显著（高达15%），而MSIS经验热层模型对该事件缺失此特征。由极尖区阿尔文波加热引起的20-30%热层密度变化通过共转和中性风作用零星分布于极区。
引用
@article{arxiv.2010.11587,
title = {Alfv\'enic Thermospheric Upwelling in a Global Geospace Model},
author = {Benjamin Hogan and William Lotko and Kevin Pham},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.11587},
year = {2021}
}
备注
15 pages, 6 figures, Supporting Information (10 pages, 5 figures)