2024年5月超级磁暴期间伴随超级EPB的中纬等离子体斑块结构|孙文杰等-GRL

主要观点总结

文章主要介绍了赤道等离子体泡（EPB）以及与之相关的大尺度等离子体密度增强结构。文章详细描述了2024年最强烈地磁暴期间观测到的超级EPB和等离子体密度增强结构，这是首次观测到发生在中纬地区的等离子体斑块结构。文章还探讨了等离子体斑块结构的产生机制，包括背景电子密度增强、EPB的产生及演化、EPB极侧和西侧等离子体斑块结构的产生等。研究成果对于理解雷达观测等离子体密度结构的时空变化有启示作用，并得到了多个基金项目的资助。

关键观点总结

关键观点1: 赤道等离子体泡（EPB）是磁赤道上空的大尺度等离子体密度耗空结构，通常伴随等离子体密度增强的斑块结构。

EPB通常出现在低纬地区，很难延展至中纬地区。但在强烈地磁暴期间，会出现超级EPB，可延展至磁纬40°，并伴随大尺度等离子体密度增强结构。

关键观点2: 2024年最强烈地磁暴期间观测到的超级EPB和等离子体密度增强结构是首次在中纬地区发现。

该事件中的等离子体密度增强结构由低纬一直延展至中纬，并在某些时刻体现为独特的“壳”状形态包裹着EPB结构。

关键观点3: 等离子体斑块结构的产生与背景电子密度增强、EPB的产生及演化有关。

EPB极侧的等离子体斑块结构可能伴随超级EPB结构的极向扩展而产生。而EPB西侧的等离子体斑块结构可能由EPB结构内部的极化电场驱动产生。

关键观点4: 研究成果揭示了暴时电离层的异常结构变化，对于理解雷达观测等离子体密度结构的时空变化有启示作用。

成果得到了国家自然科学基金项目等项目的资助，并发表在国际学术期刊GRL上。

文章预览

赤道等离子体泡（EPB）是一种起源于磁赤道上空并沿磁力线映射至低纬地区的大尺度等离子体密度耗空结构。 EPB发生时，通常会伴随产生一种等离子体密度增强的斑块结构，一般出现于EPB耗空结构南北两侧（即极侧）的低纬地区。 由于一般情况下EPB很难延展至中纬地区，因此该斑块结构极少在中纬观测到。 2024年5月10-12日爆发了近20年来最强烈的地磁暴，磁暴恢复相期间激发了延展至磁纬40°的超级EPB，在东亚-澳大利亚扇区观测到。伴随该超级EPB的出现，同时也观测到大尺度的等离子体密度增强结构，如 图1 所示，两者相伴向西漂移数千公里，速度约为126 m/s。类似于以往研究中伴随EPB产生的等离子体斑块结构，该等离子体密度增强结构内部的电子总含量超出周边背景值达50 TECu，且在卫星载荷穿过该结构时原位探测的电子密度剖面观测到大范围的电 ………………………………