2026年5月25日上午,由大气物理学院主办的“大物名师讲座”第393期在气象楼423会议室举行。应吕建永教授邀请,中国科学院国家空间科学中心何茂盛研究员作了题为《中高层大气行星尺度波动的非线性相互作用——基于地基稀疏阵列的研究》的精彩报告,吸引了众多师生到场聆听与交流。
何茂盛研究员于2011年获中国科学院地质与地球物理研究所博士学位,曾获中国科学院院长特别奖及院优秀博士论文奖。2011年至2023年间,他先后在德国不来梅雅各布大学和莱布尼兹大气物理研究所担任项目研究员和固定研究员,2023年5月回国加入中国科学院国家空间科学中心。其主要研究方向包括中层大气动力学、电离层物理及类地行星空间电流系统,曾主持德国研究基金会(DFG)、中科院战略性先导科技专项(A类,项目级)等科研项目,以第一作者发表SCI论文24余篇,多数发表于Nature Communications、Geophysical Research Letters等自然指数期刊,其中1篇入选Nature Communications亮点文章。
在本次报告中,何茂盛研究员聚焦中间层-低热层(MLT)区域。该区域是大气波动振幅最大、非线性相互作用最强、能量重分配最活跃的区域之一,但受限于观测资料稀缺、台站分布不规则及协同观测不足,传统单点谱分析长期面临时空混叠的难题。针对这一挑战,何茂盛团队基于子午工程漠河站及同纬度其他经度扇区的流星雷达观测,发展了一套适用于地基稀疏阵列的谱分析方法,实现了基于有限台站数据的波数反演和频率-波数二维谱诊断,为行星尺度波动及其非线性相互作用的识别提供了低成本、可长期运行的观测手段。报告展示了行星波正态模、太阳同步潮汐及其次级波动的识别结果,揭示了行星波-行星波、行星波-潮汐以及混合波-潮汐等多类非线性相互作用。研究表明,中高层大气中的强谱结构主要由行星波正态模或太阳同步潮汐主导,而显著偏离这些基本结构的谱峰通常可通过频率和纬圈向波数的严格匹配追溯至明确的非线性相互作用。这说明行星尺度波动的非线性相互作用在MLT区域并非偶发现象,而是普遍存在的动力过程。该研究为揭示中高层大气离散尺度间的能量交换路径、修正传统单点谱分析导致的认知偏差,以及深化对底层-中高层大气耦合过程的理解提供了新的方法和关键证据。
报告结束后,在场师生就稀疏阵列谱分析方法、非线性相互作用的识别准则以及未来在临近空间探测中的应用前景等问题与何茂盛研究员进行了热烈讨论。吕建永教授对何老师的精彩报告表示感谢,并希望未来在临近空间大气动力学领域开展更深层次的合作研究。本次讲座为师生提供了国际前沿的学术视野,也进一步促进了临近空间大气波动与耦合过程研究的交流与合作。
