三种典型化学物质释放变态电离层的数值模拟研究

吕慧娟 方涵先,2 汪四成 高泽 孟兴

(1. 国防科技大学气象海洋学院,南京 211101;2. 中国科学院 空间天气学国家重点实验室,北京 100190;

3. 61741部队,北京 100094)

引 言

电离层作为无线电传播的天然媒质,其扰动变化对无线通信及导航定位的质量具有重要影响. 随着人类活动向太空领域逐渐拓展,除了太阳耀斑、磁暴等自然扰动因素之外,火箭尾焰等人为产物也不可避免地成为了电离层的扰动因素. 例如1973年在美国的SKYLAB升空期间,火箭尾焰造成的电离层电子密度“空洞”,严重扰乱了大西洋广大地区上空的地-地通信[1]. 我国的DF-5火箭发射时也有类似现象[2].

此外,国外还利用火箭和卫星开展了大量化学物质释放扰动电离层的主动实验,例如巴西的Brazilian Ionospheric Modification Experiment(BIME)[3]、美国的Shuttle Ionospheric Modification with Pulsed Localized Exhaust(SIMPLEX)、Charged Aerosol Release Experiment (CARE)[4]和Metal Oxide Space Cloud(MOSC)[5]等. 也有学者从理论角度对化学物质释放形成电离层“空洞”的机理进行了大量研究[6-8],并与实验观测相结合[9-10]. Joshi等[11]将电离层斜向探测仪数据进行同化后产生背景电离层并构造模型,结合MOSC实验中一次释放的观测数据进行分析,证实了在F层低层释放少量化学物质可以使电磁波的传播环境发生显著改变. Pedersen等[12]介绍了MOSC实验中等离子体云的经验建模. 与国外相比,我国在空间物理主动实验方面发展较为缓慢,相对滞后于美国、俄罗斯等先进国家,目前仍集中于理论研究工作[13]. 黄文耿和古士芬[14]基于中性气体扩散过程及离子化学反应,对中性气体释放扰动电离层的效果进行了理论计算;胡耀垓等[15-16]在建立化学释放的动力模型时增加了等离子体扩散过程,并数值模拟了水(H2O)和六氟化硫(SF6)等物质释放对电离层中短波传播的影响;黄勇等[17]利用有限元模拟方法和热力学原理比较了不同化学物质释放后的热力学特征和电离层的扰动特征;赵海生等[18]在中性气体扩散方程中考虑了更多因素,包括热层风场、中性气体释放速度和流量、运载器飞行姿态和速度等参量,模拟了SF6释放的三维精细效应,并采用二维射线追踪讨论了电离层扰动对于信号传播链路的影响.

在上述工作基础上,本文选取了三种典型化学物质作为电离层扰动源模拟其释放效果,包括氢气(H2)、二氧化碳(CO2)和三氟溴甲烷(CF3Br). 根据黄勇等[17]的模拟结果,H2、CO2和CF3Br的气化率均在60%以上,其中H2、CO2的密度较小,有利于降低发射成本,而CF3Br作为生成负离子中间产物的典型物质,一般能够产生更强的电离层扰动[15],因此三种物质均可以考虑作为化学释放的实验对象. 本文所用的化学释放三维动力模型考虑了中性气体扩散过程、离子化学反应和等离子体扩散过程,并在点源释放基础上进一步讨论了三种物质多源释放对电离层的扰动效果.最后利用三维数字射线追踪模拟了短波在电离层“空洞”区域的三维传播路径,为今后电离层人工变态试验的开展提供一定理论指导.

1 动力学模型

1.1 中性气体扩散

中性气体在释放后初期会受到巨大压力差,因此会像铲雪机一样推开周围等离子体,这一过程一般以声速进行,只有几秒[19]. 随后压力差减小,中性气体与电离层背景等离子体充分混合,并向周围扩散,扩散过程因中性气体的不同会经历不同的时间,这也是进行离子化学反应的主要阶段[14].

设电离层和热层的背景为平面分层分布,忽略热层风场及温度随时间的变化,考虑化学反应损耗和重力影响,选取的笛卡尔坐标系以中性气体释放点为中心,x轴指向东,y轴指向北,z轴垂直向上,则点源释放条件下中性气体的扩散方程近似解为[7]

(1)

式中:n是所释放中性气体的数密度;N0为释放中性气体量;Ha=kT/(mag)为背景大气的标高,k为玻尔兹曼常数,T为中性气体温度,ma为大气平均分子量,g为重力加速度;Hs=kT/(msg)为释放气体的标高,ms为释放气体的分子量;αt为化学反应损失项;Ds是释放气体的扩散系数[20-21].

1.2 离子化学反应

被释放的中性气体分子能够与电离层中(特别是F区)大量存在的O+快速反应生成分子离子,而分子离子与电子复合的速率比O+与电子直接反应的速率大了约3个数量级,因此能够大量消耗释放区域的电子并形成“空洞”[6,22],相关的离子化学反应数据见表1.

表1 中性气体的反应方程及反应速率[21]Tab.1 Chemical reaction equations of neural gases and the reaction rates

注:星号(*)表示原子或分子处于激发态;Te表示电子温度

1.3 等离子体扩散

中性气体释放使电离层原有的等离子体密度分布发生改变,动态平衡被打破,受磁场、带电粒子密度梯度、粒子碰撞、中性风等因素影响,等离子体将会发生漂移[18]. 这一现象对不同区域电子密度的下降会产生不同影响,在电离层“空洞”中心可以起抑制作用,在周边则起促进作用,在形态上与“空洞”恰呈互补特性,因而考虑这一过程可以更加全面地描述中性气体释放后电离层“空洞”的产生及演化过程[15]. 由于在电离层F区,离子的回旋频率比离子—离子或离子—中性分子的碰撞频率大得多,所以假设等离子体只沿磁场线运动,忽略磁偏角影响,可以得到等离子体扩散方程[23]

P-L.

(2)

式中:np为等离子体的数密度(主要指O+);D是有效双极扩散系数,D=(1+Te/Ti)Di,Di是离子扩散系数[24];I为磁倾角;vD为外加漂移速度,本文中忽略其影响;Tp为等离子体温度,Tp=(Te+Ti)/2;Hp为等离子体标高,Hp=2kTp/mpg;P为等离子体的产生率;L为等离子体的复合率.

1.4 多源释放模型

考虑一般情况,例如火箭飞行时,中性气体并非仅在单点释放,因此需考虑中性气体多源释放的动力过程,即释放源随时间和空间变化的情况.点源情况下的释放物密度分布函数为n(x,y,z,t),假设在路径的任意释放点上中性气体的释放量相等,可得中性气体多源释放的扩散方程近似解为[23]

nD(x,y,z,t)=

(3)

式中:nD为多源释放下的释放物密度分布函数;(α,η,λ,γ)为释放路径上的点. 在数值模拟中,将释放源看作由多个离散释放点源组成,通过调制源项的时空分布,得到不同的电离层洞形态. 本文通过等高度间隔释放以构造类抛物线管状的电离层洞,为确保源项中点源足够密集,将高度的释放间隔选为4 km,时间间隔选为1 s. 类椭球形的电离层洞则可以通过点源释放得到.

2 数值模拟结果及讨论

本文数值模拟中的中性大气背景参数由NRLMSISE-00模式得出,背景电离层参数由international reference ionosphere 2012(IRI2012)模式得出,磁场参数由DGRF/IGRF1900-2015模式得出. 模拟的释放时间为2010年7月,地点为南京地区(32.0°N, 118.5°E),数值模拟的平台为Matlab R2016a,模拟流程如图1所示.

图1 化学物质释放扰动电离层数值模拟流程图Fig.1 The flowchart of the numerical simulation of chemical release in ionosphere

在得到中性气体及电子密度的时空分布后,便可利用三维数字射线追踪方法模拟化学物质释放对短波传播的影响[25-27].本文采用快速算法进行短波射线追踪,以等离子体频率的梯度为依据自适应调整群路径步长,其中点源释放条件下模拟短波的仰角范围为79°～101°,多源则为75°～101°. 点源调制的释放点、多源调制的释放起点和射线发射点均为(32.0°N, 118.5°E).

2.1 点源调制

考虑到F区的O+和e-浓度较高,化学物质释放后的作用效果较易观察,所以三种化学物质点源释放的高度均选为300 km,中性气体物质的量均为5 000 mol.

2.1.1 CO2的释放模拟

以CO2为例,模拟点源释放条件下类椭球形电离层洞的演化过程. 如图2所示,观察释放点处电子密度垂直廓线随时间的演变过程,可以发现,随着时间的推移,电子密度降低的速率不断减小,t=100 s时,电子密度的最大相对变化率已经达到了84.1%,但此时电子密度“空洞”仍处在发展阶段,尚未达到饱和.图中红色虚线表示t=300 s时的电子密度减少量,其最大值并不是在释放高度300 km处,而是在释放高度以下．综合t=100 s内垂直廓线的演化过程,发现“空洞”的中心在不断下降,下降速率约为37.5 m/s. 到t=160 s左右,释放高度处电子密度扰动才达到最大,相对变化率为84.5%.之后该高度电离层进入缓慢的恢复阶段[15],t=1 000 s时相对变化率降低为53.0%. 随着时间的增加,电子密度回升的速度逐渐减小,廓线趋于稳定,并且“空洞”中心高度不断下降,使得不同高度电离层进入恢复阶段的时间也各不相同. 需要注意的是,本文主要研究的是化学物质释放初期的电离层扰动.

图2 CO2点源释放点处电子密度垂直廓线演化图(红色虚线为t=300 s时电子密度减少量)Fig.2 The variation of electron density profiles at the point of single-point CO2 release(The red dotted line shows the electron density reduction at t=300 s)

图3为5 000 mol CO2在300 km高度被释放100 s后的释放物空间分布. 从图3(a)可以看出,释放物浓度的最大值位于释放高度以下,其空间分布已经不是规则的球体,这是因为释放物的扩散系数在水平面上具有各向异性. 图3(b)显示不同高度处释放物的浓度大小,垂直方向上释放物主要集中在258～366 km高度之间(释放物浓度在105cm-3量级及以上),随着高度升高,扩散范围逐渐增大,这是因为背景大气温度随高度升高而增加,而释放物的扩散系数又与背景大气温度呈正相关. 观察图3(c)发现,t=100 s时释放物浓度在水平方向上的差异并不明显,东西及南北方向的扩散半径均约为66 km(释放物浓度在105cm-3量级及以上).

图4为5 000 mol CO2在300 km高度处被释放100 s后的电子密度空间分布. 与释放物浓度的分布类似,电子密度的空间分布也不是一个规则的球体,但不同的是,图4(b)垂直剖面中,电子密度分布上大下小的“鸭梨”状结构[16]并不明显,电子浓度大幅度减少的范围主要集中在释放高度以下．产生这种现象的原因可能包括:一是释放物物质的量较少,导致100 s时330 km左右处的释放物尽管有,但是浓度较低,对电子密度的影响较小,因此只能在较高值等值面才可以显现;二是“空洞”下部的扩散速度较小,兼之重力影响,下部释放物得以与电子充分接触从而发生反应[2].

分析图4(c)可知,电离层洞在水平方向上的形态并非圆形,而是类椭圆形. 在释放高度层,其长轴在南北方向,长度接近58 km(ΔNe/Ne约为1%),其短轴在东西方向,长度约为52 km(ΔNe/Ne约为1%). 这是由于等离子体沿磁场线扩散导致了电离层扰动沿磁场线传播,因此在一定时间内,长短轴的比例将随着时间推移而逐渐增加. 另一方面,中性气体分子与电离层成分进行化学反应生成氧原子,作为背景大气的主要成分之一,氧原子的分布又会反过来影响释放物的扩散系数,因此图3(c)中的释放物浓度水平分布并不能直接认定为一个规则圆形.

(a) 三维立体图 (b) y=0 km处切面图 (c) z=300 km处切面图 (a) 3D view (b) Slice at y=0 km (c) Slice at z=300 km 图3 CO2点源释放100 s后释放物浓度分布三维图Fig.3 The 3D distribution of CO2 after 100 s of single-point CO2 release

(a) 三维立体图 (b) y=0 km处切面图 (c) z=300 km处切面图 (a) 3D view (b) Slice at y=0 km (c) Slice at z=300 km 图4 CO2点源释放100 s后电子密度分布图Fig.4 The 3D distribution of electron density after 100 s of single-point CO2 release

2.1.2 三种物质释放模拟的对比

2.1.1节中描述了点源释放产生类椭球形电离层洞的过程及特点,但是,对于不同的释放物质,由于其自身质量、离子反应路径、反应速率、相关理论常数等的不同,释放后往往会产生不同的演化过程,因此需要对几种典型物质进行对比研究.

结合图2与图5,对比三种化学物质释放点处电子密度廓线在100 s之内的演化过程, 可以发现,在释放物物质的量相同的前提下,就其扰动电离层造成的电子密度变化速率而言,CF3Br远远大于CO2和H2,t=20 s的电子密度最大相对变化率就已达100%;而CO2在t=100 s时的最大相对变化率仅为84.1%;H2引起的电子密度变化速率最小,t=100 s时的最大相对变化率也只有56.4%．说明三种物质释放引起的电子密度扰动速率对比而言,CF3Br为首,CO2次之,H2为末. 需要注意的是,在t=100 s时,CO2和H2的电子密度变化量并未达到饱和.

比较三种物质的“空洞”中心下降程度可以发现:H2的下降程度最大,100 s时下降到了288 km;CO2次之,100 s时下降到294 km;CF3Br则由于反应较快,中心在20 s之前就到达了295 km. 比较三种物质释放引起的电离层扰动在垂直方向的范围大小,由t=100 s时的电子密度变化量(图5中红色虚线)可以发现,H2能够扰动的电离层垂直范围最大,其电子密度相对变化率(t=100 s)在1%以上的垂直范围为247～385 km,而CO2为255～371 km,CF3Br造成的电离层扰动垂直范围最小,为266～345 km．说明就电离层在垂直方向的扰动范围(t=100 s时电子密度相对变化率在1%以上)而言,H2最大,CO2次之,CF3Br为末.

结合图3与图6,对比释放后100 s时三种释放物的浓度分布,可以发现在释放物物质的量相同的前提下,H2的扩散速率最大,100 s时释放高度层东西方向扩散半径甚至超过了100 km(释放物浓度在105cm-3量级及以上),释放物浓度的最大值仅为4.6×106cm-3;其次是CO2,东西方向扩散半径在66 km左右(释放物浓度在105cm-3量级及以上),最大值为3.8×107cm-3;CF3Br东西方向扩散半径最小,约为28 km(释放物浓度在105cm-3量级及以 上),最大值为8.0×107cm-3. CO2与CF3Br的释放物浓度最大值比H2大一个量级,这种结果与中性气体分子量的大小有关[2].

但是,电子密度扰动程度与释放物扩散范围的关系并非正相关.结合图4与图7可以明显发现,就电子密度变化的程度而言,CF3Br为首,CO2次之,H2为末,与图5的结论一致. 在Ne=0.6×106cm-3的等值面上可以发现:在水平方向上,CF3Br的半径最大,南北和东西向均约为31 km,H2的半径最小,南北向约为27 km,东西向约为24 km. 在垂直方向上,CF3Br的等值面范围在56 km左右,而H2则为45 km左右. 需要注意的是,结合图2与图5中对于电子密度扰动垂直范围的结论可以发现,尽管CF3Br的Ne=0.6×106cm-3等值面较为宽广,电子密度变化幅度也较大,但其引起的电离层扰动范围却并非最大,因此具有较大的电子密度梯度. 与之相反,H2则具有较小的电子密度梯度.

综上所述,在释放物物质的量及释放高度相同的前提下,CF3Br扩散最慢,但因为其离子化学反应第一步的反应速率比其他两种物质大2～3个量级,能够与周围电子迅速发生反应,所以在100 s内的相同时刻,其释放引起的电子密度最大相对变化率远大于CO2和H2. 与之相反,相同前提下,H2扩散最快,但在100 s内的相同时刻,其释放引起的电子密度最大相对变化率最小.CO2的扩散速度及引起的电离层扰动程度则居于两者中间.

(a) CF3Br (b) H2图5 点源释放点处电子密度垂直剖面图(红色虚线为t=100 s时电子密度减少量)Fig.5 The variation of electron density profiles at the point of single-point releases(The red dotted line shows the electron density reduction at t=100 s)

(a) CF3Br (b) H2图6 点源释放后100 s时释放物浓度在y=0 km处切面图Fig.6 The distribution of released chemicals at y=0 km after 100 s of single-point releases

(a) CF3Br (b) H2图7 点源释放后100 s时电子密度在y=0 km处切面图Fig.7 The distribution of electron density at y=0 km after 100 s of single-point releases

2.2 点源调制后的短波传播

为进一步对比三种化学物质释放产生的电离层扰动效果,本文利用三维数字射线追踪方法对点源释放后不同频率短波的传播情况进行了模拟,其中射线由释放点的正下方地面发射.图8展示了三种化学物质在释放100 s时对不同频率短波传播产生的扰动.

以H2为例分析不同频率短波的传播路径. 如

图8中(c1)～(c4)所示, 6 MHz的短波入射后未到达电离层受明显扰动的高度即被反射;8 MHz的短波束中,仰角最为接近90°的短波已经可以穿透受扰动的电离层区域,仰角稍小的短波虽然被反射回地面,但是在电离层的“空洞”边界上经过了多次反射,产生这一现象的原因是电离层“空洞”上边界的电子密度要大于下边界(见图5),使得短波可以穿透下层却无法穿透上层;10 MHz的短波已经可以完全穿过电离层(图8显示的仰角范围内,下同)并且产生电磁波的聚焦效应,这是因为受扰动区域的电子密度变化大小不一,使得短波的折射率也产生了相应大小的变化[18];结合12 MHz的短波传播结果可以发现,聚焦效应会随着电波频率的增加而减弱,相应的聚焦点也会随之升高.

综合对H2的分析可知,化学物质释放后的短波传播有如下几种情况,随着短波频率升高分别为:全部反射、部分穿透部分反射、全部穿透,其中反射还包括单次反射与多次反射.

比较三种物质的释放在同一频率短波传播时的不同作用．对比8 MHz图像可以发现,不同化学物质的释放使电离层的临界频率发生了不同程度的改变,CF3Br的反应速率较快,来不及向更低层的电离层扩散,因此电离层扰动的垂直范围较小,在8 MHz短波的垂直反射高度之上,即其扰动范围下界的临界频率高于8 MHz．但CO2或H2释放后,8 MHz短波却能够不同程度地穿过电离层“空洞”,说明“空洞”下界的临界频率已经低于8 MHz. 对比10 MHz、12 MHz的图像可以发现,由于H2引起的的电子密度扰动程度最小,具有较小的电子密度梯度,因此对于同一频率的短波,其聚焦点比其他两种物质明显偏高,聚焦效应最弱,而12 MHz图像中CO2的聚焦点位于大约320 km处,CF3Br的约为310 km,可知CO2的聚焦点又略高于CF3Br.

注:a1、a2、a3、a4:CF3Br;b1、b2、b3、b4:CO2;c1、c2、c3、c4:H2;背景图为y=-1 km处切面图,单位为106 cm-3;射线图为自南向北的侧视图图8 点源释放100 s后不同频率短波三维射线追踪结果Fig.8 The 3D ray tracing simulations of short-wave propagation at different frequencies after 100 s of single-point releases(The background is the slice of electron density distribution at y=-1 km, unit:106 cm-3;the rays are shown in a side view from south to north)

2.3 多源调制

点源释放可以较为清晰地演示化学物质释放所造成的电离层扰动过程,但实际情况中的化学释放过程往往更加复杂,例如火箭尾焰中的化学物质常常是随着火箭的运动持续释放,释放源是时间和空间的函数,所能形成的电离层“空洞”形态多样. 因此本文进一步研究了类抛物线管形状的电离层洞调制过程. 释放的起始高度为200 km,CO2与H2的释放量为40 000 mol,CF3Br的释放量为4 000 mol,并模拟了其对短波传播产生的影响,射线由初始释放点的正下方地面发射. 其中,CF3Br的释放量较小是因为CF3Br的相对分子质量较大,若仍保持与其他两种物质的释放量一致,则会导致其总质量过大,考虑到CF3Br的扰动速度很快,此处将其释放量缩小之后并不影响三种物质的对比效果.

图9给出了三种物质在多源释放条件下释放100 s后的浓度分布. 结合图6给出的点源分布特征可知,就扩散速度与扩散范围而言,H2为首,CO2次之,CF3Br为末. 尽管上层的释放物释放时间较晚,扩散时间较短,但三种物质均表现为上层物质浓度小于低层,表明中性气体的扩散系数随高度的增加而增大.

图10给出了三种物质在多源释放条件下释放100 s后的电子浓度分布. 可见,三种物质释放后均呈现出类抛物线管形状的结构,但是由于CF3Br扩散较慢,却反应迅速,因此类抛物线管的边缘更为清晰,渐变性较弱. 而H2则恰与其相反,由于扩散范围大,却化学反应慢,电子密度的层次性明显.

(a) CF3Br (b) CO2 (c) H2图9 多源释放后100 s时释放物浓度在y=0 km处切面图Fig.9 The distribution of released chemicals at y=0 km after 100 s of multipoint releases

(a) CF3Br (b) CO2 (c) H2图10 多源释放后100 s时电子密度在y=0 km处切面图Fig.10 The distribution of electron density at y=0 km after 100 s of multipoint releases

2.4 多源调制后的短波传播

如图11所示,多源释放后的短波三维传播呈现出多样性,水平方向上的不对称性更加明显.6 MHz的短波未能穿过电离层,但在类抛物线管的“空洞”内发生了多次反射,使得短波在电离层的吸收损耗会有几个数量级的提升;8 MHz短波经过受扰动的电离层区域时,路径仍然以多次反射为主,且由于H2在垂直方向的扩散范围较大,短波的反射高度明显抬升;而10 MHz的短波则大部分可以穿透电离层洞,部分短波甚至沿类抛物线管的管壁传播,原本在无扰动情况下可以穿透电离层的短波被部分反射回地面,此外,由于部分短波在经过“空洞”时会发生明显折射,使得多源释放条件下仍然可以有聚焦效应产生;15 MHz的短波可以完全穿透三种物质的电离层扰动区,由于路径的弯曲程度较小,其短波在电离层的吸收损耗略小于10 MHz,但就折射导致的传播路径偏离程度以及聚焦点高度而言,CF3Br的偏离最大,聚焦点最低,H2的偏离相对较小,聚焦点最高;此外,对比图11中10 MHz和15 MHz的图像可以发现,聚焦点随射线频率的增加而升高,聚焦效应减弱.综上可知,化学物质的多源释放会使短波的传播路径发生更加多样的变化,多次反射现象更加突出,导致传播路径延长,更容易造成无线信号的衰落,影响通信系统性能.

3 结 论

本文选取了三种典型化学物质(H2、CO2和CF3Br)作为扰动源,调制了类椭球形和类抛物线管状两种电离层“空洞”形态,并对比研究了电子密度及不同释放物在释放后100 s之内的时空分布特征,所用的三维动力模型考虑了中性气体扩散过程、离子化学反应和等离子体扩散过程. 此外,还利用三维数字射线追踪方法模拟了短波在受扰电离层的三维路径,模拟时采用快速算法,以等离子体频率梯度为依据自适应调整群路径步长,讨论了电离层扰动对短波传播的影响,得出以下结论:

1) 三种化学物质被释放后,等离子体原有的动态平衡被打破,电离层电子被迅速消耗并形成电离层“空洞”,“空洞”在水平面上沿磁场线方向的轴长略大于其垂直方向,等离子体扩散造成电离层扰动水平分布不均匀.

2) 在300 km高度释放三种中性气体各5 000 mol,会对电离层产生不同程度的扰动效应. 其中H2扩散最快,CF3Br扩散最慢,释放100 s时CF3Br与CO2的浓度最大值比H2大一个量级,但CF3Br造成的电离层扰动速率远大于CO2和H2,而CO2又大于H2,三者的浓度最大值所在高度及电子密度最小值所在高度均随释放时间的增加有所下降.

3) 点源释放条件下产生类椭球状的电离层“空洞”,CF3Br造成的电离层扰动垂直范围较小,扰动下界所处位置较高,开始发生穿透现象所需的短波频率最高,H2扩散最快但反应最慢,导致电子密度梯度较小,在折射产生聚焦效应时,聚焦点比其他两种物质明显偏高.

4) 多源释放条件下可产生类抛物线管状的电离层“空洞”,短波传播呈现出多样性,且多源释放条件下仍然可以有聚焦效应产生,与点源释放相同的是,聚焦点随射线频率增加而升高,聚焦效应减弱. 聚焦效应的研究对改善高频电波加热电离层的效果也具有重要意义.

本文主要研究了几种典型的化学物质释放后100 s内对电离层电子密度的三维扰动结果,对于初始发展阶段之后的充分发展、维持及恢复阶段还有待进一步研究;其次,本文在建立模型时做出了一定简化,下一步可以综合考虑磁偏角、中性风场等更多因素以完善模型,此外需要注意的是,本文假定物质释放是在理想条件下进行,但实际情况中,释放效率很难达到100%;最后,多源调制的目的是使模拟更加贴近实际,但多源释放后的短波传播结果表明,释放源分布和释放物质的选择对模拟结果具有十分重要的影响,简单的叠加点源与持续释放相比尚有差别,下一步的多源释放模型应当进行更加精细的模拟.