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2022年汤加火山喷发引发的热层与电离层响应：次级重力波与Lamb波的研究进展

火山，电离层，热层

主题1 天气、气候、全球变化、行星大气 > 专题1.30 低层大气与临近空间耦合

2022年1月15日，汤加海底火山发生剧烈的喷发，火山物质喷涌高度超过50公里，诱发了从地表到热层的大气强烈扰动。本文系统研究了此次喷发所引发的热层与电离层响应，揭示了其背后的主要动力机制。MESORAC-HIAMCM模拟成功再现了GRACE-FO卫星所观测到的全球热层密度变化特征，而WACCM-X模拟结果显示，向上传播的Lamb波可以狭窄波包的形式进入热层，在510 km高度处的扰动中贡献约25%。同时，利用北斗静止轨道卫星的视线总电子含量（TEC）观测，清晰提取出电离层中的Lamb波信号。这些电离层Lamb波在空间中呈现锥形相面结构，其传播速度（约323 m/s）和周期（约30分钟）与地面Lamb波高度一致，表明其可能直接来源于对流层扰动。研究结果表明Lamb波与次级重力波在地表剧烈扰动向高层大气及电离层能量传输过程中的重要作用，对理解极端事件引发的多圈层耦合机制具有重要意义。