含尘电离层等离子体模拟

揭示气尘扰动结构

模拟了人工释放中性气体与带电尘埃在电离层形成的多种扰动结构，发现不同尘埃尺寸可导致扫帚状、锥状或鱿鱼状电子密度耗竭，无线电波穿过时产生特征性路径偏转。

Feng, Jie · 郭立新 · 徐彬 · 吴健 · 李海英 · Liang, Yonggan · Xu, Zheng Wen · Zhao, Haisheng · 马征征 · Cheng, Wang

Journal of Geophysical Research: Space Physics 2023

技术优势

能复现多种耗竭形态

通过改变尘埃颗粒尺寸，可得到扫帚状、锥状或鱿鱼状电子密度耗竭结构，对应不同的人工释放场景。

给出波偏转仿真

利用射线追踪算法模拟了无线电波经过扰动区域时的路径偏转，并与电离层测高仪仿真结果进行了对比分析。

与实验现象吻合

模拟的信标总电子含量与带电粒子释放实验中的观测现象进行了比较，验证了模型的可靠性。

应用场景

• 电离层闪烁监测：利用模拟的耗竭结构和波偏转预测闪烁特征，辅助监测电离层不规则体。
• 空间天气传感：为人工扰动引起的空间天气效应提供仿真工具，评估对通信导航的影响。
• 空间环境模拟：提供气尘混合释放的电离层响应数值模拟方法，可用于任务规划与结果预测。
• 等离子体波传播：利用射线追踪分析无线电波在扰动等离子体中的路径偏转，支持传播效应研究。