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On a simple, data-aided analytic description of the morphology of equatorial F -region zonal plasma drifts
Progress in Earth and Planetary Science ( IF 3.5 ) Pub Date : 2021-04-16 , DOI: 10.1186/s40645-021-00417-8
Samuel A. Shidler , Fabiano S. Rodrigues

We present results of an effort to evaluate the ability of an analytic model to describe the behavior of the equatorial zonal plasma drifts given inputs provided by readily available climatological models of thermospheric and ionospheric parameters. In a data-model fusion approach, we used vertical drift measurements to drive the model and zonal drift measurements to evaluate its output. Drift measurements were made by the Jicamarca incoherent scatter radar, and model results were evaluated for different seasons and two distinct solar flux conditions. We focused, in particular, on model results for different versions of the Horizontal Wind Model (HWM 97, 07, and 14). We found that, despite its simplicity, the analytic model can reproduce fairly well most of the features in the observed zonal plasma drifts, including the vertical shear associated with the evening plasma vortex. During daytime hours the model predicts similar results for the zonal drifts independently of the HWM used to drive the model. More importantly, the modeled daytime drifts match exceptionally well the behavior and magnitude of the observed drifts for all seasons and solar flux conditions considered. The nighttime results drive the overall performance of the analytic model, and we found that a single HWM cannot provide the best results for all seasons and solar flux conditions. We also examined the main sources of zonal drift variability. Most of the morphology is controlled by the zonal wind dynamo term of the analytic model, but with non-negligible contribution from the vertical drift term. Finally, we examined the contribution from the E- and F-region to the zonal wind dynamo. The morphology of the zonal drifts in the region of observation (240–560 km altitude) is controlled mostly by the F-region winds, but with significant contributions from the daytime E-region particularly during December solstice and low solar flux conditions.



中文翻译:

关于赤道F区纬向等离子体漂移形态的简单数据辅助解析描述

我们目前的工作结果是评估一种分析模型描述赤道纬向等离子体漂移行为的能力,该模型的输入由热圈和电离层参数的容易获得的气候模型提供。在数据模型融合方法中,我们使用垂直漂移测量来驱动模型,并使用区域漂移测量来评估其输出。漂移测量是通过Jicamarca非相干散射雷达进行的,并针对不同季节和两种不同的太阳通量条件对模型结果进行了评估。我们特别关注于不同版本的水平风模型(HWM 97、07和14)的模型结果。我们发现,尽管分析模型非常简单,但可以很好地重现观察到的纬向血浆漂移中的大多数特征,包括与晚上血浆涡旋相关的垂直切变。在白天,该模型将预测与区域漂移无关的相似结果,而与用于驱动该模型的HWM无关。更重要的是,模拟的日间漂移在所有季节和考虑的太阳通量条件下都非常匹配观测到的漂移的行为和大小。夜间结果驱动分析模型的整体性能,我们发现单个HWM不能在所有季节和太阳通量条件下提供最佳结果。我们还研究了区域漂移变异性的主要来源。大部分形态受解析模型的纬向风发电机项控制,但垂直漂移项的贡献却不可忽略。最后,我们研究了 在白天,该模型将预测与区域漂移无关的相似结果,而与用于驱动该模型的HWM无关。更重要的是,模拟的日间漂移在所有季节和考虑的太阳通量条件下都非常匹配观测到的漂移的行为和大小。夜间结果驱动分析模型的整体性能,我们发现单个HWM不能在所有季节和太阳通量条件下提供最佳结果。我们还研究了区域漂移变异性的主要来源。大部分形态受解析模型的纬向风发电机项控制,但垂直漂移项的贡献却不可忽略。最后,我们研究了 在白天,该模型将预测与区域漂移无关的相似结果,而与用于驱动该模型的HWM无关。更重要的是,模拟的日间漂移在所有季节和考虑的太阳通量条件下都非常匹配观测到的漂移的行为和大小。夜间结果驱动分析模型的整体性能,我们发现单个HWM不能在所有季节和太阳通量条件下提供最佳结果。我们还研究了区域漂移变异性的主要来源。大部分形态受解析模型的纬向风发电机项控制,但垂直漂移项的贡献却不可忽略。最后,我们研究了 在所有季节和考虑的太阳通量条件下,模拟的日间漂移都与观测到的漂移的行为和大小非常匹配。夜间结果驱动分析模型的整体性能,我们发现单个HWM不能在所有季节和太阳通量条件下提供最佳结果。我们还研究了区域漂移变异性的主要来源。大部分形态受解析模型的纬向风发电机项控制,但垂直漂移项的贡献却不可忽略。最后,我们研究了 在所有季节和考虑的太阳通量条件下,模拟的日间漂移都与观测到的漂移的行为和大小非常匹配。夜间结果驱动分析模型的整体性能,我们发现单个HWM不能在所有季节和太阳通量条件下提供最佳结果。我们还研究了区域漂移变异性的主要来源。大部分形态受解析模型的纬向风发电机项控制,但垂直漂移项的贡献却不可忽略。最后,我们研究了 我们发现,单个HWM不能在所有季节和太阳通量条件下都提供最佳结果。我们还研究了区域漂移变异性的主要来源。大部分形态受解析模型的纬向风发电机项控制,但垂直漂移项的贡献却不可忽略。最后,我们研究了 我们发现,单个HWM不能在所有季节和太阳通量条件下都提供最佳结果。我们还研究了区域漂移变异性的主要来源。大部分形态受解析模型的纬向风发电机项控制,但垂直漂移项的贡献却不可忽略。最后,我们研究了EF区域到纬向风发电机。观测区域(海拔240–560 km)中纬向漂移的形态主要受F区风的控制,但白天E区的影响尤为明显,特别是在12月的冬至和低太阳通量条件下。

更新日期:2021-04-16
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