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在冬季，熱帶與極地平流層之間的溫度梯度促使極地形成強大的氣旋性環(huán)流即平流層極渦。該系統(tǒng)位于距地表約15公里至50公里處，是中間層、平流層與對流層之間能量與物質(zhì)傳輸?shù)闹匾~帶，其變率對地球大氣環(huán)流和天氣氣候具有重要影響。影響平流層極渦變率的因素分為地球內(nèi)部強迫因子和外部強迫因子兩類。內(nèi)部強迫因子包括平流層臭氧含量變化、準兩年振蕩、火山活動、海溫異常、北極海冰變化、厄爾尼諾–南方濤動等；而外部強迫因子主要指太陽活動，其通過電磁輻射和粒子輻射等方式影響地球大氣系統(tǒng)。太陽質(zhì)子事件是典型的太陽爆發(fā)現(xiàn)象，在太陽耀斑或日冕物質(zhì)拋射過程中釋放出大量高能質(zhì)子。因此，在太陽質(zhì)子事件期間，強烈的電磁輻射與大量高能粒子輻射往往相伴而生，是太陽輻射綜合作用于地球大氣的典型事件。盡管有研究提出強太陽質(zhì)子事件期間平流層極渦會增強，但關(guān)于太陽能量質(zhì)子通量與平流層極渦變率之間的定量關(guān)系缺乏系統(tǒng)性研究，尤其是關(guān)于耀斑輻射與粒子通量協(xié)同作用的機制尚不清晰。近日，中國科學院國家空間科學中心王赤院士團隊研究員李暉等，基于GOES衛(wèi)星的質(zhì)子通量數(shù)據(jù)和ERA5再分析數(shù)據(jù)，明確了太陽高能質(zhì)子通量、紫外輻射強度和極渦強度改變量之間的定量關(guān)系，找出了太陽耀斑伴隨的太陽質(zhì)子事件期間影響平流層極渦變率的關(guān)鍵因素，并探討了太陽質(zhì)子事件影響平流層極渦的潛在機制。該研究發(fā)現(xiàn)，在北半球冬季，平流層極渦對太陽質(zhì)子事件表現(xiàn)出明顯響應(yīng)，且與高度相關(guān)；太陽高能質(zhì)子通量與平流層極渦增強之間存在正相關(guān)；與太陽耀斑相關(guān)的紫外輻射增加是平流層頂區(qū)域平流層極渦增強的主要驅(qū)動因素，而在平流層中下層，太陽高能質(zhì)子對平流層極渦增強的驅(qū)動作用更顯著。同時，研究提出了通過不同的臭氧響應(yīng)放大經(jīng)向溫度梯度來增強平流層極渦的潛在機制。這一研究揭示了太陽質(zhì)子事件對平流層極渦影響的定量關(guān)系及其潛在作用機制，深化了科研人員對日地相互作用的認識，為探究太陽活動對地球天氣和氣候的影響開辟了新的科學路徑。相關(guān)研究成果發(fā)表在《地球物理學研究雜志：空間物理學》（JGR: Space Physics）上。論文鏈接不同高度上平流層極渦絕對變化與太陽質(zhì)子事件期間太陽質(zhì)子總通量之間的關(guān)系