摘要
作为中高层大气最重要的大气波动之一，大气潮汐波普遍存在于气压，密度，温度，风速等气象要素中;其在低层大气与中高层大气的耦合中起着至关重要的作用。厄尔尼诺和南方涛动现象(El Ni(n)o-Southern Oscillation)不仅能够显著影响低层大气对流、水汽分布，辐射能量平衡过程，大气波动激发，也会引起中高层大气背景温度、风场的变化。之前观测和模拟研究对于中间层与低热层(MLT)区域周日迁移潮汐(DW1)在E1Ni(n)o冬季期间是增强还是减弱存在很大争议;且其影响机制也无详细的研究。另外，由于大气/电离层耦合的复杂性，关于ENSO对电离层影响的研究也很少且具有较大的挑战性。基于TIMED(Thermosphere,Ionosphere,Mesosphere Energetics and Dynamics)卫星上SABER(Sounding of the Atmosphere using Broadband Emission Radiometry)观测器长期观测的中层大气温度数据，并结合全大气耦合模式SD-WACCM(Specific Dynamics-the Whole Atmosphere Community Climate Model)“定制动力”模拟结果，研究了MLT区域大气潮汐对ENSO的线性响应及可能机制;并进一步将SABER观测的潮汐作为底边界输入到热层/电离层耦合模式Thermosphere-Ionosphere-Electrodynamics General Circulation Model(TIE-GCM)中进行控制模拟实验，研究了ENSO对电离层背景电子密度与潮汐的影响及其机制，取得了一系列原创性成果。主要结果如下: (1)ENSO事件对MLT区域迁移潮汐的影响及机制 分析了不同季节ENSO对MLT区域迁移潮汐的线性影响，结果显示冬季热带MLT区域DW1温度潮汐在El Ni(n)o事件中被显著削弱。SD-WACCM模式研究发现在El Ni(n)o冬季期间:(1)热带对流层(35°S-35°N，0-16km)大气加热速率明显降低，削弱热带对流层顶的DW1温度潮汐Hough(1，1)模。该潮汐能够有效上传至MLT区域，并引起MLT区域潮汐振幅减弱;(2)平流层和中间层平均纬向风场结构的变化会使潮汐上传的波导变窄，从而阻碍了潮汐上传并可能导致MLT区域的潮汐振幅减弱;(3)热带对流产生的重力波对MLT区域纬向风场DW1潮汐的驱动力明显减弱，从而削弱了该区域的DW1潮汐。 (2)ENSO事件对MLT区域非迁移潮汐的影响及机制 El Ni(n)o冬季期间，低热层区域周日非迁移潮汐DE3和DE2振幅显著减小(DE3减小～1.5K/N3.4index，DE2减小～0.8K/N3.4index)。SD-WACCM模式模拟发现在El Ni(n)o冬季期间:重力波对纬向风场DE3潮汐的驱动力明显减弱，进而造成低热层区域的DE3振幅衰减。 (3)ENSO对电离层的影响及机制 将SABER数据反演的El Ni(n)o、La Ni(n)a、和中性年冬季温度与风场潮汐结果作为底边界分别输入到TIE-GCM模式中做对照控制实验，研究ENSO对电离层的影响。发现ENSO通过改变纬向风（幅度～10％），可以调制离子垂直漂移速度E×B的空间分布，并影响白天喷泉效应的强度，从而改变电离层电子密度的空间分布。在El Ni(n)o冬季期间，北半球200-350km，0-60°E区域的电子密度整体增加～10％。另外，ENSO也会通过喷泉效应改变赤道电离层DE3的纬向分布:在El Ni(n)o冬季期间，会导致北半球0-30°N区域的DE3振幅增强～5％。
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