探討固體地球、低層大氣和近地空間環境的相互作用機理，是日地空間物理研究的前沿課題，也是國際子午圈大科學計劃的核心研究主題之一。
近期，中國科學院國家空間科學中心與巴西國家空間研究院合作，利用中國科學院南美空間天氣實驗室的巴西圣瑪麗亞觀測臺站雙通道氣輝觀測系統，結合衛星探測，于2023年9月17日至18日在巴西南部區域同時觀測到中間層頂和熱層大氣強烈的環形重力波事件（CGWs）。該波動現象持續達10小時以上，振幅擾動達24%，波心移動超過400公里。GOES-16衛星觀測發現，CGWs由快速移動的低層大氣超強對流系統激發產生。該CGWs的持續時間、波動振幅及波源移動速度較為罕見。
研究顯示，南半球春季平流層較弱的背景風場，是促使CGWs從低層大氣傳播至中層頂區域的關鍵因素，而熱層大氣的東向背景風通過多普勒效應改變CGWs的垂直波長，進而產生觀測上的不對稱性。這表明，背景風場影響大氣重力波傳播的濾波機制，深化了科研人員對中高層大氣波動傳播物理過程的理解。
研究還發現，熱層大氣中的630.0 nm氣輝輻射觀測受到OH波段輻射污染的現象。研究認為，僅靠630.0 nm波段的觀測較難辨別信號的污染問題，導致此前研究將中層大氣重力波錯誤地解釋為熱層現象。而OH層和OI 630.0 nm層的雙層觀測，可識別并剔除由OH氣輝輻射泄露造成的虛假信號，進而可以確認熱層大氣重力波真實的傳播路徑和跨圈層耦合過程。
上述研究揭示了南美超強雷暴系統引發的地球大氣跨圈層強烈耦合過程，為地球空間“自下而上”的耦合機制提供了證據。
相關研究成果發表在《大氣化學與物理》（Atmospheric Chemistry and Physics）上。
GOES-16衛星10.3 μm云頂亮溫圖
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