子午工程二期漠河大气风温金属成分激光雷达钙原子初步观测结果.pdf

陈峰磊，荀宇畅，王泽龙，杜丽芳，郑浩然，陈志青，程学武，王积勤，吴方，杨国韬.2024.子午工程二期漠河大气风温金属成分激光雷达钙原子初步观测结果.地球与行星物理论评（中英文），55（1）：131-137.doi：10.19975/j.dqyxx.2023-012.ChenFL,XunYC,WangZL,DuLF,ZhengHR,ChenZQ,ChengXW,WangJQ,WuF,YangGT.2024.PreliminaryresultsofCalciumatomanalysisbythewind-temperature-metal-constituentsLiDARatMohemiddle-upperatmosphereforthePhaseIIofChineseMeridianProject.ReviewsofGeophysicsandPlanetaryPhysics,55(1):131-137(inChinese).doi:10.19975/j.dqyxx.2023-012.子午工程二期漠河大气风温金属成分激光雷达钙原子初步观测结果陈峰磊1,2，荀宇畅1,2*，王泽龙3,2，杜丽芳2，郑浩然2，陈志青2，程学武4，王积勤4，吴方2，杨国韬2*1太原理工大学物理与光电工程学院，太原0300242中国科学院国家空间科学中心空间天气学国家重点实验室，北京1001903江苏科技大学理学院，镇江2121004中国科学院精密测量科学与技术创新研究院波谱与原子分子物理国家重点实验室，武汉430071摘要：子午工程二期漠河（122E,53N）大气风温金属成分激光雷达利用高空大气金属层共振荧光散射机制探测80120km 区域的金属层成分，并将这些金属成分作为示踪物去研究中高层大气的各种复杂的化学和动力学过程.子午工程二期漠河钙原子激光雷达采用的时间分辨率为 1.1min，空间分辨率为 30m.在这种高时空分辨率下，仍然得到了高信噪比信号.通过对 2023 年 1 月钙原子数密度随时间和高度的演化过程进行分析，发现背景层钙原子峰值密度达到了 33.55cm3左右，并且其突发层钙原子峰值密度可以达到约 53.64cm3；在与延庆（116.0E,40.5N）钙原子数密度的比较研究中，我们发现延庆的钙原子数密度小于漠河的钙原子数密度；在与国外台站钙原子观测的比较研究中，我们发现漠河钙原子数密度和德国 Kuhlungsborn（54N,12E）台站的钙原子数密度接近，比法国的 ObservatoiredeHauteProvence（44N,6E）台站的钙原子数密度大.在 2023 年 1 月 12 日至 14 日，我们观测到了钙流星尾迹，并且流星尾迹往往出现在金属层峰值的附近.关键词：激光雷达；钙原子数密度；流星尾迹doi：10.19975/j.dqyxx.2023-012中图分类号：P356文献标识码：APreliminary results of Calcium atom analysis by the wind-temperature-metal-constituents LiDAR at Mohe middle-upper atmospherefor the Phase II of Chinese Meridian ProjectChenFenglei1,2,XunYuchang1,2*,WangZelong3,2,DuLifang2,ZhengHaoran2,ChenZhiqing2,ChengXuewu4,WangJiqin4,WuFang2,YangGuotao2*1SchoolofPhysicsandOptoelectronicEngineering,TaiyuanUniversityofTechnology,Taiyuan030024,China2StateKeyLaboratoryofSpaceWeather,NationalSpaceScienceCenter,ChineseAcademyofSciences,Beijing100190,China3SchoolofScience,JiangsuUniversityofScienceandTechnology,Zhenjiang212100,China4StateKeyLaboratoryofSpectrumandAtomicandMolecularPhysics,InstituteofPrecisionMeasurementScienceandTechnologyInnovation,ChineseAcademyofSciences,Wuhan430071,China收稿日期：20230228；录用日期：20230420基金项目：国家自然科学基金资助项目（42004134，41627804）；空间天气学国家重点实验室开放课题SupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(GrantNos.42004134,41627804),andtheFundedbyStateKeyLaboratoryofSpaceWeather第一作者：陈峰磊（1998-），男，硕士研究生，主要从事中高层大气物理研究.E-mail：*通信作者：荀宇畅（1991-），女，讲师，主要从事中高层大气物理研究杨国韬（1975-），男，研究员，主要从事激光雷达探测和中高层大气物理研究第55卷第1期地球与行星物理论评（中英文）Vol.55No.12024年1月ReviewsofGeophysicsandPlanetaryPhysicsJan.,2024Abstract:ThePhaseIIofChineseMeridianProjectatmospherewind-temperature-metal-constituentsLiDARatMohe(122E,53N)stationusesaresonancefluorescencescatteringmechanismtodetectthemetallayercom-positionintheupperatmosphereat80-120km,andsubsequentlyusesthesemetalcomponentsastracerstostudyvariouscomplexchemicalandkineticprocessesinthemiddleandupperatmosphere.ThetimeresolutionofthisLiDARis1.1minandthespatialresolutionis30m.Withhighspatialandtemporalresolution,weobtainedahighsignaltonoiseratioforCanumberdensity.Further,weanalyzedtheevolutionofCanumberdensitywithtimeandheightinJanuary2023.WeobservedthatthepeakvalueofbackgroundandsporadicCanumberdensitiesreachedapproximately33.55cm3and53.64cm3,respectively.IncomparisonwiththatinYanqing(116.0E,40.5N)sta-tion,theCanumberdensityinMohestationwashigher.Moreover,whileexaminingtheCaobservationstudiesconductedatforeignstations,wefoundthattheCanumberdensityinMohewasclosetothatofKuhlungsbornsta-tion(54N,12E;Germany)and was higher than that of Observatoire de Haute Provence station(44N,6E;France).Additionally,duringJanuary1214,2023,weobservedcalciummeteortrails,consistentlyappearingnearthepeakofthemetallayerspectrum.Keywords:LiDAR;Cacountdensity;meteortrail0引言地球大气 75110km 高度区域被称作中间层顶/低热层区域（mesosphereandlowerthermosphere,MLT），这一区域是大气和空间的分界，在这一区域之上有太阳电磁辐射、太阳风等高能注入，在这一区域之下有近似相等的能量以重力波、潮汐波、行星波的形式向上传输.由于电离层和中高层大气空间范围的交叉，带电成分与中性大气共同经历着复杂的化学、热力学和动力学过程，进行成分、动量和能量的输运与反馈.深入理解大气-电离层耦合机制对于更好地解释观测到的大气现象、理解地球气候系统、发展预报能力、完善日地系统空间天气耦合链至关重要（WanandXu,2014;YiItandMedvedev,2015;YiItetal.,2016）.由于其他金属离子的共振波长在极紫外范围，会被平流层中的臭氧吸收，钙成为目前唯一可以通过地基设备实现原子离子同时探测的元素，对突发钙原子层、钙离子层的演化规律追踪、比较，结合风场、磁场、温度数据研究突发钙层的形成机制，可以有针对性地研究大气中性成分和电离成分的耦合过程.法国的ObservatoiredeHauteProvence（44N,6E）、美国 的 Urbana Atmospheric Observatory（40.2N,88.2W）、德国 Juliusru（54.5N,13.4E）、美国Arecibo（18.3N,66.7W）、中 国 武 汉（30.5N,114.3E）曾 分 别 在 1985 年、1993 年、1996 年2000 年 搬 迁 至 Khlungsborn（54N,12E）、2003 年、2013 年 开 展 过 Ca、Ca+的 同 时 观 测（Alpersetal.,1996;Gardneretal.,1993;Gerdingetal.,2000;Granieretal.,1985;Tepleyetal.,2003;Yietal.,2013），但并未积累长期、连续的观测数据.子午工程一期在北京延庆（116.0E,40.5N）已搭建钙原子与钙离子同时观测激光雷达，从2019 年 1 月起开展持续观测，并首次观测到了与拓展 F 相关的高达 300km 的钙离子层（Jiaoetal.,2022）.为了研究不同纬度钙原子、离子日变化、年变化的差异以及空间天气事件对不同纬度金属原子、离子的电动力学、化学过程的不同影响，子午工程二期在中国纬度最高的漠河（122E,53N）建设集钠原子、钾原子、铁原子、镍原子、钙原子和钙离子观测一体的中高层大气风温金属成分激光雷达.目前，设备的钙原子观测部分已调试成功并开展试观测，自 2023 年 1 月 9 日起持续积累数据，本文将介绍钙原子系统结构和原始数据，以验证设备的探测能力；反演后的钙原子数密度和延庆钙原子数密度、德国 Khlungsborn（54N,12E）台站的钙原子数密度比较，初步得到钙原子数密度的纬度差异，并且报道了首次通过钙原子激光雷达探测到的流星尾迹.1漠河钙原子观测激光雷达的系统结构及原始数据 1.1 漠河钙原子观测激光雷达的系统结构20182019 年，延庆钙原子/离子激光雷达使用染料激光器获得 423nm/393nm 波长，由于有机染料寿命短、更换频繁，维护难度大，后期更新为132地球与行星物理论评（中英文）2024年固态激光器，单脉冲能量显著增大，信噪比显著提升.因此子午工程二期漠河钙原子观测激光雷达采用的是基于固体激光和频技术的全固态钙原子观测激光雷达，其结构牢固、能量持续性强、寿命长，整套系统稳定性得到了大幅提升，更适合长期连续观测，为高空大气中性成分与电离成分的耦合研究提供连续数据.漠河钙原子观测激光雷达主要由五部分组成，分别是激光发射单元、脉冲和频单元、信号接收单元、数据采集单元以及系统控制单元，如图 1 所示.激光发射单元701 nm种子激光器1064 nm种子激光器OPO532 nm1064 nmNd:YAGOPA 1OPA 2SFG423 nm脉冲和频单元信号接受单元望远镜滤波器PMT光子计数卡数据采集单元系统控制单元计算机波长计激光器图1子午工程二期漠河中高层大气风温金属成分激光雷达钙原子观测系统组成图Fig.1CompositiondiagramoftheCalciumatomobservationsystemintheMohemiddle-upperatmospherewind-temperature-metal-constituentsLiDARforthePhaseIIofChineseMeridianProject激光发射单元主要是由种子激光器、掺钕钇铝石榴石（Neodymium-dopedYttriumAluminiumGar-net,Nd:YAG）激光器、倍频晶体、光学参量振荡器（opticalparametricoscillator,OPO）、光学参量放大器（opticalparametricamplification,OPA）等设备组成.701nm 连续光种子激光器发射激光进入光学参量振荡器（OPO），再经过两个光学参量放大器（OPA）得到 701nm 的激光（红色），并进入 激 光 和 频 发 生 器（sum frequency generation,SFG），1064nm 连续光种子激光器发射激光进入掺钕钇铝石榴石（Nd:YAG）激光器，并经过倍频晶体产生三束 532nm 的激光（绿色）分别为 OPO、OPA1、OPA2 提供能量，使 701nm 激光的能量逐渐增大，而剩余的 1064nm 的激光（白色）进入激光和频发生器（SFG）.脉冲和频单元的核心设备是激光和频发生器（SFG）.进入激光和频发生器（SFG）的 701nm 和1064nm 的激光通过非线性光学的机制得到 423nm 的激光（紫色），然后经过扩束镜调整好激光的发散角和准直度，再由全反镜反射，沿垂直方向入射到地球大气中.信号接收单元主要由望远镜、滤波器、光电倍增管（photomultipliertube,PMT）等设备组成.通过望远镜接收到全波段的光，再通过滤波器抑制掉其他波长的光，保留所需波长的光信号，之后使用高量子效率的光电倍增管（PMT）将光信号转换为电信号.数据采集单元采用的是光子计数卡.光子计数卡具有探测灵敏度高的优点，基于光的粒子性探测，将光电倍增管传递过来的各光电子脉冲逐一地记录下来，用一定时间内的光子计数值来表征信号的大小，并将其以数字信号的形式储存到工控机中.系统控制单元通过计算机控制整个激光雷达系统的时序和延时，将激光发射单元、脉冲和频单元、信号接收单元和数据采集单元有机地结合起来，使其彼此协调工作，成为一个整体.分出一小部分的423nm 的激光进入波长计里面，计算机通过监测波长计来确定 423nm 的激光其频率是否过大或过小，再通过控制两个种子激光器，让 423nm 的激光始终维持在 423nm.如表 1 所示为延庆与漠河钙原子观测激光雷达参数的对比，从表格中我们可以明显看到，延庆 OPO 固态激光雷达的单脉冲能量大于延庆染料激光雷达的单脉冲能量，漠河 OPO固态激光雷达的单脉冲能量又得到进一步提升，并第55卷第1期陈峰磊，等：子午工程二期漠河大气风温金属成分激光雷达钙原子初步观测结果133且漠河 OPO 固态激光雷达的望远镜直径大于延庆激光雷达的望远镜直径，增强了激光雷达的探测能力，从而得到有更高信噪比的数据.1.2 漠河钙原子观测激光雷达的原始数据在对漠河钙原子数据进行反演计算之前，首先要观察原始光子数廓线图，对观测数据进行一次筛选，剔除掉噪声过大、波长不稳定、无明显信号等不 可 用 的 数 据.图 2 给 出 了 2023 年 1 月 12 日22:48 观测到的激光雷达原始光子数廓线图，其空间分辨率为 30m，时间分辨率为 1.1min.高度/km200304050607080123log10Ca2023-01-12 22:48:01高度/km8090100110120123log10Ca2023-01-12 22:48:01lg(光子数)lg(光子数)70图22023 年 1 月 12 日 22:48 观测到的激光雷达原始光子数廓线图Fig.2TheLiDARoriginalphotonnumberprofileobservedat22:48onJanuary12,2023从激光雷达原始光子数廓线图可以看出，从2080km 的区域，随着高度的升高，光子数在减小，这是因为在这个区域内，望远镜接收到的光子主要是来自大气气溶胶的米散射和大气分子的瑞利散射，而随着高度的升高，大气气溶胶和大气分子的密度都在降低，从而导致了光子数的减小；在80100km 的区域内，由于钙原子的存在，激光与钙原子的共振荧光散射截面远大于激光与大气分子的瑞利散射截面，因此望远镜捕捉到了大量钙原子与激光相互作用之后产生的荧光光子，故此区域内的光子数迅速增加；除热层金属层等特殊现象外，110km 以上的光子数则主要为背景噪声.2钙原子数密度的分析研究 2.1 漠河钙原子数密度的演化分析图 3 所示为 2023 年 1 月 12 日观测到的夜间漠河钙原子数密度随时间、高度的演化，为了方便与延庆钙原子数密度作比较，我们对漠河钙原子激光雷达原始光子数在高度上做了 3 点合并，使其空间分辨率为 90m，时间分辨率为 1.1min.图中的空白部分是由于在这段时间内激光雷达数据的缺失，而从图像中可以明显看出钙原子层主要分布在79105km，峰值高度出现在 81.6km 附近，峰值密度达到 33.55cm3.自开机至 23:40，在 7994km 出现了突发钙原子层，在这段时间里，钙原子数密度明显比其他时间的要大，大概是其他钙原子层的 23 倍，峰值高度出现在 81.1km，峰值密度达到 53.64cm3.在 1:25LT、3:04LT、4:46LT 等时刻附近，出现了短暂的密度激增现象，其中在1:25LT 时刻附近，峰值高度出现在 87.1km 附近，峰值密度达到 52.57cm3，在 3:04LT 时刻附近，峰值高度出现在 80.4km 附近，峰值密度达到 52.8cm3，在 4:46LT 时刻附近，峰值高度出现在 86.7km 附近，峰值密度达到 52cm3，钙原子数密度明显比附近其他钙原子层大，在图 3 中用红色椭圆框进行了标记.当地时间/h2023 年 1 月 12 日漠河钙原子数密度密度/cm3高度/km2370012345809010011012001020304050图32023 年 1 月 12 日观测到的夜间漠河钙原子数密度（其中 LT0 点之前属于 1 月 12 日，LT0 点之后属于 1 月 13 日）Fig.3MoheCalciumatomicdensityobservedatnightonJan-uary12,2023(BeforeLT0=January12,afterLT0=January13)表1延庆与漠河钙原子观测激光雷达参数Table1Calcium atom observation of LiDAR parameters inYanqingandMoheCa延庆染料延庆OPO漠河OPO经纬度（116.0E,40.5N）（116.0E,40.5N）（122E,53N）脉冲能量/mJ9283390重复频率/Hz301515望远镜直径/m1.231.231.5时间分辨率/min0.551.11.1空间分辨率/m969630探测高度范围/km393.4081179.648125.798134地球与行星物理论评（中英文）2024年 2.2 漠河钙原子数密度和延庆钙原子数密度比较图 4 所示为同样在冬季（2022 年 1 月 12 日）观测到的夜间延庆地区钙原子数密度随时间高度的演化，其空间分辨率为 96m，时间分辨率为 1.1min.从图中可以看出背景钙原子层主要分布在80100km，峰值密度出现在 83.7km 附近，大约是 4.4cm3.从开机到 0 点，在 8293km 出现了突发钙原子层，其峰值高度出现在 92.4km 附近，峰值密度可以达到 15.06cm3，这与图 3 的漠河钙原子数密度图像具有相似的特征，但是能够明显看出延庆地区的钙原子数密度小于漠河地区的钙原子数密度.2.3 漠河钙原子数密度和其他台站的钙原子数密度比较除了漠河和延庆地区以外，主要有以下台站开展过钙原子观测，包括德国 Kuhlungsborn 和法国的 ObservatoiredeHauteProvence，表 2 罗列了这些台站钙原子观测研究的主要结论.漠河钙原子数密度和德国 Kuhlungsborn 的钙原子数密度接近，比法国的 ObservatoiredeHauteProvence 台站的钙原子数密度大.表2其他台站的钙原子观测研究Table2Calciumatomobservationsatotherstations文献地理位置观测时间主要结论Granieretal.,1989法国ObservatoiredeHauteProvence(44N,6E)19831984年14个夜晚钙原子峰值密度的均值约为22cm3Gerdingetal.,2000德国Khlungsborn(54N,12E)1996-121998-12Ca:112个夜晚钙原子层季节变化特征：夏季密度最大，秋冬次大.钙原子的峰值密度约为40cm3Gerdingetal.,2001德国Khlungsborn(54N,12E)1997-03-041997-08-02Ca:7个夜晚钙原子平均密度约为17cm33钙流星尾迹的激光雷达观测研究每天大约有 100 吨的流星体物质从外太空注入地球大气，在和大气摩擦的过程中加热蒸发，在80105km 的中层顶区域形成 Na、Li、Ca、K、Fe 等 元 素 的 金 属 层（Plane,1991;Plane et al.,2015）.多年来，人们已经提出了多种突发层形成机制，但是尚未有一种机制能完全解释观测到的所有突发层现象.曾令旗等（2011）分别从 260 小时的铁光子计数剖面和 320 小时的钠光子计数剖面里筛选出了 155 个铁尾迹和 136 个钠尾迹，铁、钠流星尾迹的出现率分别为每小时 0.6 和每小时 0.42，分别给出了铁、钠尾迹的高度分布，发现多数尾迹，特别是峰值密度大的尾迹，倾向于出现在常规金属层的峰值附近，而相对较弱的尾迹倾向于出现在常规金属层的顶部和底部.在对 2023 年 1 月 9 日至 1 月 14 日共计 1252个钙原子数密度廓线的分析中，我们发现了 43 个钙流星尾迹，其中 1 月 12 日至 13 日共有 36 例，1 月 13 至 14 日共有 7 例，其特点是钙原子数密度突然增大且覆盖的高度范围小于 500m，并且同一个钙流星尾迹只在一个密度剖面上可见，其中在2023 年 1 月 13 日 22:13LT 时刻在 88.7km 处的钙原子数密度最大，达到了 133.24cm3，如图 5 所示.除此之外，还发现在 2023 年 1 月 13 日 19:40LT 时刻，钙流星尾迹出现在了 95.8km 处，是这43 个钙流星尾迹所出现的最高的高度，如图 6 所示.从这些钙流星尾迹的数据研究发现，钙流星尾迹往往出现在金属层的峰值附近，并且在 2023 年1 月 13 日 1:25LT、3:04LT、4:46LT 均出现了钙流星尾迹，其中 1:25LT 的钙流星尾迹出现在 87.1当地时间/h2022 年 1 月 12 日延庆钙原子数密度密度/cm3高度/km19702120220323124658090100110120051050图42022 年 1 月 12 日观测到的夜间延庆地区钙原子数密度（其中 LT0 点之前属于 1 月 12 日，LT0 点之后属于 1 月 13 日）Fig.4Calcium atomic density observed at night in Yanqingarea on January 12,2022(Before LT0=January 12,afterLT0=January13)第55卷第1期陈峰磊，等：子午工程二期漠河大气风温金属成分激光雷达钙原子初步观测结果135km 附近，钙原子数密度为 52.57cm3左右,3:04LT的钙流星尾迹出现在 80.4km 附近，钙原子数密度为 52.8cm3左右，4:46LT 的钙流星尾迹出现在86.7km 附近，钙原子数密度为 52cm3左右，而在2.1 节中我们提到了在 1:25LT、3:04LT、4:46LT等时刻附近，出现了短暂的密度激增现象，并且与钙流星尾迹出现的高度和时间相同，这表明钙流星尾迹可能是引起图 3 后半夜钙原子数密度激增的原因.2023-01-13 22:13:02Ca高度/km密度/cm3707580859095100 105 110 115 120 125020406080100120140图52023 年 1 月 13 日 22:13 的钙原子数密度廓线Fig.5Calciumatomicdensityprofileat22:13onJanuary13,20232023-01-13 19:40:51Ca高度/km密度/cm3707580859095100 105 110 115 120 125020406080100120140图62023 年 1 月 13 日 19:40 的钙原子数密度廓线Fig.6Calciumatomicdensityprofileat19:40onJanuary13,20234讨论与结论本文介绍了子午工程二期漠河钙原子激光雷达探测的结果，漠河钙原子探测激光雷达采用的空间分辨率为 30m，时间分辨率为 1.1min，在这种高时空分辨率的情况下，得到了高信噪比原始光子数，漠河 2023 年 1 月 12 日夜间的背景钙原子峰值密度达到了 33.55cm3左右，而且这一天的突发钙原子峰值密度达到大约 53.64cm3，与漠河纬度相似的德国 Kuhlungsborn（54N,12E）观测得到的钙原子峰值密度与其比较接近（大约为 40cm3，Gerd-ingetal.,2000）.与漠河同一天但是不同年份的延庆的背景钙原子峰值密度为 4.4cm3左右，其在这一天的突发钙原子峰值密度大约为 15.06cm3，而漠河与延庆钙原子数密度大小的不同，与龚少华等（2013）提出的随着纬度的升高，钠层平均密度逐渐升高相对应，而这还需要长期、深入地观测，积累更多的观测数据进行日变化、季节变化、年变化的研究.在对漠河数据处理的过程中，我们还发现了流星尾迹，对于流星尾迹的观测，可以对未来突发金属层的机制进行深入研究，也为以金属原子作为示踪物研究中高层大气的结构和变化特征提供理论基础，对于理解发生在这个区域中的基本物理、化学过程具有重要意义，对于研究宇宙起源与演化也将有更为深远的影响.目前，漠河钙激光雷达对于离子的探测仍然处于建设阶段，这将在之后的研究中进行讨论.致谢本文使用国家重大科技基础设施子午工程科学数据，在此表达由衷的感谢.感谢评审专家在百忙之中提出的宝贵建议以及编辑给予的帮助.ReferencesAlpersM,HfffnerJ,ZahnUV.1996.UpperatmosphereCaandCa+atmid-latitudes:Firstsimultaneousandcommon-volumelidarob-servationsJ.GeophysicalResearchLetters,23(5):567-570.GardnerCS,KaneTJ,SenftDC,etal.1993.Simultaneousobserva-tionsofsporadicE,Na,Fe,andCa+layersatUrbana,Illinois:Three case studiesJ.Journalof Geophysical Research:Atmo-spheres,98(D9):16865-16873.GerdingM,AlpersM,ZahnV,etal.2000.AtmosphericCaandCa+layers:MidlatitudeobservationsandmodelingJ.JournalofGeo-physicalResearch:Atmospheres,105(A12):27131-2714.GerdingM,AlpersM,HffnerJ,ZahnV.2001.SporadicCaandCa+layersat mid-latitudes:Simultaneous observations and implica-tionsfortheirformationJ.AnnalesGeophysicae,19:47-58.GongSH,YangGT,XuJY,etal.2013.Studyonnightandseasonalvariationcharacteristics of Na layer in different latitude back-groundinChinausingLidarJ.ChineseJournalofGeophysics,56(8):2511-2521(inChinese).GranierG,JgouJP,MgieG.1985.ResonantlidardetectionofCaandCa+intheupperatmosphereJ.GeophysicalResearchLetters,12(10):655-658.GranierC,JgouJP,MgieG.1989.Atomicandioniccalciuminthe136地球与行星物理论评（中英文）2024年EarthsupperatmosphereJ.JournalofGeophysicalResearch:At-mospheres,94(D7):9917-9924.JiaoJ,ChuX,JinH,etal.2022.FirstLidarprofilingofmeteoricCa+ion transport from 80 to 300 km in the midlatitude nighttimeionosphereJ.Geophysical Research Letters,49(18):e2022GL100537.PlaneJ.1991.ThechemistryofmeteoricmetalsintheEarthsupperat-mosphereJ.InternationalReviewsinPhysicalChemistry,10(1):55-106.PlaneJ,FengW,DawkinsE.2015.Themesosphereandmetals:Chemi-stryandchangesJ.ChemicalReviews,115(10):4497.TepleyCA,RaizadaS,ZhouQH,FriedmanJS.2003.Firstsimultan-eousobservationsofCa+,K,andelectrondensityusinglidarandincoherentscatterradaratAreciboJ.GeophysicalResearchLet-ters,30(30):91-94.WanWX,XuJY.2014.RecentinvestigationonthecouplingbetweentheionosphereandupperatmosphereJ.ScienceChinaEarthSci-ences,57(9):1995-2012.YiF,ZhangS,YuC,etal.2013.Simultaneousandcommon-volumethree-lidarobservationsofsporadicmetallayersinthemesopauseregionJ.Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics,102:172-184.Yiit E,Medvedev A S.2015.Internal wave coupling processes inEarthsatmosphereJ.AdvancesinSpaceResearch,55(4):983-1003.YiItE,KouckKP,GeorgievaK,WardW.2016.Areviewofverti-cal coupling in the atmosphere ionosphere system:Effects ofwaves,suddenstratosphericwarmings,spaceweather,andofsolaractivityJ.JournalofAtmosphericandSolar-TerrestrialPhysics,141:1-12.ZengLQ.2011.StudyontheobservationofironandsodiummeteorwakesbyLidarandtheobservationtechnologyofsodiumlayerinthewholeskyD.Wuhan:WuhanUniversity(inChinese).附中文参考文献龚少华，杨国韬，徐寄遥，等.2013.中国不同纬度背景 Na 层夜间和季节变化特征的激光雷达研究J.地球物理学报，56（8）：2511-2521.曾令旗.2011.铁、钠流星尾迹的激光雷达观测研究及钠层全天时观测技术 D.武汉：武汉大学.第55卷第1期陈峰磊，等：子午工程二期漠河大气风温金属成分激光雷达钙原子初步观测结果137