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Collaborative Research: Exploring Low-Latitude Ionospheric Irregularities in the Upper E-Region Valley Using Observations, Theory, And Simulations

合作研究：利用观测、理论和模拟探索 E 区上部山谷的低纬度电离层不规则性

基本信息

批准号：
1755350
负责人：
Meers Oppenheim
金额：
$ 39.6万
依托单位：
Trustees of Boston University
依托单位国家：
美国
项目类别：
Continuing Grant
财政年份：
2018
资助国家：
美国
起止时间：
2018-07-15 至 2021-06-30
项目状态：
已结题

来源：
https://www.nsf.gov/awardsearch/showAward?AWD_ID=1755350&HistoricalAwards=false
关键词：
Collaborative Research Exploring Low Latitude

项目摘要

This proposal combines modeling tools with incoherent scatter radar measurements to investigate the sources of radar echoes scattered from the equatorial ionosphere near 150 km. When plotted in the altitude-time plane, these echoes resemble a "necklace". Intricately structured backscatter first appears at dawn near 150 km, descends to ~130 km by midday, lofts to150 km by late afternoon, and disappears at sunset. The cause of these echoes remained largely unknown until 2016, when the PIs plausibly argued they were manifestations of photoelectron-driven electron waves. The goal of this work is to build a cohesive, physics-based, system-science understanding of the 150-km echoes. Under this new award, the PIs will continue their theoretical and experimental investigations by incorporating additional processes into their model, and comparing with Jicamarca radar and ionosonde data. Broader impacts include mentoring of graduate, undergraduate, and high-school students. Advancing understanding of ionospheric physics, and being able to interpret ionospheric radar signatures and ionospheric structuring benefits space weather modeling and prediction. The 2016 work received much attention in the popular press, and thus stimulated public interest in plasma physics research.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.

该提案将建模工具与非相干散射雷达测量相结合，以研究从 150 公里附近的赤道电离层散射的雷达回波源。当在高度-时间平面上绘制时，这些回波类似于“项链”。结构复杂的后向散射首先出现在黎明附近 150 公里处，到中午下降到约 130 公里，到下午晚些时候上升到 150 公里，并在日落时消失。直到 2016 年，这些回声的原因在很大程度上仍然未知，当时 PI 振振有词地辩称它们是光电子驱动的电子波的表现。这项工作的目标是对 150 公里回波建立一个有凝聚力的、基于物理的、系统科学的理解。根据这一新奖项，PI 将通过将额外的过程纳入其模型中，并与 Jicamarca 雷达和电离探空仪数据进行比较，继续进行理论和实验研究。更广泛的影响包括对研究生、本科生和高中生的指导。增进对电离层物理学的理解，并能够解释电离层雷达特征和电离层结构有利于空间天气建模和预测。 2016年的工作受到大众媒体的广泛关注，从而激发了公众对等离子体物理研究的兴趣。该奖项反映了NSF的法定使命，并通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准进行评估，认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量（9）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

METER-SCALE WAVES IN THE E-REGION IONOSPHERE: CROSS-SCALE COUPLING AND VARIATION WITH ALTITUDE

E区电离层中的米级波：跨尺度耦合和随高度的变化

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
Boston University graduate journal
影响因子：
0
作者：
Young, Matthew A.
通讯作者：
Young, Matthew A.

The Farley‐Buneman Spectrum in 2‐D and 3‐D Particle‐in‐Cell Simulations

细胞模拟中 2 维和 3 维粒子的 Farley Buneman 谱

DOI：
10.1029/2019ja027326
发表时间：
2020
期刊：
Journal of Geophysical Research: Space Physics
影响因子：
0
作者：
Young, Matthew A.;Oppenheim, Meers M.;Dimant, Yakov S.
通讯作者：
Dimant, Yakov S.

Solar Flare Effects on 150‐km Echoes Observed Over Jicamarca: WACCM‐X Simulations

DOI：
10.1029/2019gl084790
发表时间：
2019-10
期刊：
Geophysical Research Letters
影响因子：
5.2
作者：
N. Pedatella;J. Chau;J. Vierinen;L. Qian;P. Reyes;E. Kudeki;G. Lehmacher;M. Oppenheim
通讯作者：
N. Pedatella;J. Chau;J. Vierinen;L. Qian;P. Reyes;E. Kudeki;G. Lehmacher;M. Oppenheim

The Photoelectron‐Driven Upper Hybrid Instability as the Cause of 150‐km Echoes

光电子驱动的上层混合不稳定性是 150 公里回波的原因

DOI：
10.1029/2020gl087391
发表时间：
2020
期刊：
Geophysical Research Letters
影响因子：
5.2
作者：
Longley, William J.;Oppenheim, Meers M.;Pedatella, Nick M.;Dimant, Yakov S.
通讯作者：
Dimant, Yakov S.

Millstone Hill ISR Measurements of Small Aspect Angle Spectra

小方位角光谱的 Millstone Hill ISR 测量

DOI：
10.1029/2019ja027708
发表时间：
2020
期刊：
Journal of Geophysical Research: Space Physics
影响因子：
0
作者：
Longley, William J.;Erickson, Philip J.;Vierinen, Juha;Oppenheim, Meers M.;Lind, Frank D.;Dimant, Yakov S.
通讯作者：
Dimant, Yakov S.