利用武汉大学的双波长激光雷达和VHF MST雷达等组成的多参量协调观测系统,研究中国中部地区中、高层大气结构和扰动,揭示空间天气事件在中纬地区的发生和发展规律,结合数值模拟,阐明中、高层大气的暂态结构的成因,为建立空间天气预报模式提供观测与理论基础。初步建立中国中部上空中、高层大气的背景模式,为我国的航天活动提供有价值的环境参数和参考模式。
本项目利用多台激光雷达组成的共体积联合观测系统,首次获得了武汉上空0-100km范围大气温度剖面;发现偶发铁层与偶发钠层同时形成并遵从相同运动规律。这个结果改变了过去人们长期以来形成的认识,"可能触发该领域新的研究"。还发现正常Fe层和Na层的下边界出现在相同的高度并且遵从相同的运动,表明它们有相同的形成机制。当前的化学模型和动力学还无法解释这一"令人震惊的现象(stunning phenomena)"。通过分析无线电探空资料,研究了对流层和低平流层大气结构和扰动的特征。发现对流层和低平流层的重力波形态有明显差异。在强急流区,观测到的重力波谱与普适谱之间一般都存在明显的差别。利用SABER/TIMED的观测数据分析了全球中间层顶的结构特征,该结果明确地展示了two-level 中间层顶结构。建立并发展了三维全非线性大气动力学模型、非线性潮汐模型和光化-动力耦合模型。系统研究了重力波的非线性传播过程。其中对于重力波垂直波数谱的模拟研究,"对于解决在全球环流模式中重力波拽力的参数化问题非常重要"。模拟了半日潮汐、周日潮汐的非线性传播和相互作用,发现它与GSWM线性模式的结果明显不同。