磁云内局部高温质子的可能加热机制:磁场重联

磁云具有较强的磁场和较低的质子温度和Beta值等显著特征,但是大量的观测资料显示在磁云内部往往存在局部高温现象.磁云内局部高温的质子可能是由于其内部磁场重联引起的.以1995年10月18~20日磁云事件为例,该事件前边界到19日11:00 UT之间有一个明显地温度突起区,从这个持续时间将近31小时的磁云内部认证出了8个磁场重联出流区,且大部分磁场重联事件发生在磁云内部质子温度凸起的部分.所以磁云内局部区域的质子被磁场重联加热的可能性很大.     

地球附近第23太阳活动周磁云和非磁云ICME的对比统计

行星际日冕物质抛射（ICME）,作为影响地球空间天气的重要源头之一,根据其磁场结构特点可分为磁云（MC）和非磁云ICME两个子集.本文对第23周的磁云和非磁云ICME结构及其地磁效应进行对比统计研究.第23周ICME事件总数为317个,其中磁云占ICME比例为33.75%,非磁云ICME占66.25%.统计结果表明,非磁云ICME数与太阳黑子数呈现出非常好的正相关性,而磁云与太阳黑子数的这种相关性并不明显.相反,磁云占ICME的比率与太阳黑子数呈现出一定的反相关性.对磁云与非磁云ICME引起的地磁暴的比较研究表明：磁云及其鞘区引发的地磁暴平均水平要高于非磁云ICME及其鞘区.磁云和非磁云ICME的磁场强度、南向磁场强度和传播速度整体上都随地磁暴水平提升而增加.对磁云与非磁云ICME参数的进一步对比分析表明,磁云及其鞘区的平均磁场强度和南向磁场分量平均值都明显要比非磁云ICME的大;而二者的等离子体温度、密度和速度平均值相差并不明显.     

磁云内局部高温现象的起因研究

文章用三种方法分析了1998?2008年ACE卫星观测的17个存在持续时间大于2h的局部高温区的磁云事件.分析结果显示:磁云内部的大尺度局部高温区有5个很可能是耀斑加热的结果,有7个可能是由磁云在日地空间传播过程其本身的非均匀膨胀引起的,有4个可能是耀斑加热和磁云自身非均匀膨胀共同作用的结果;只有1个磁云内部的大尺度局...     

风云一号C星空间粒子成分探测器及SAA区粒子辐射实测分析

FY 1C星空间粒子成分探测器能够实现对质子能谱、电子积分通量及重离子成分的同时测量.在第23周太阳活动峰年期间,空间粒子成分探测器对860km高度的南大西洋负磁异常区高能粒子辐射进行了长达3年的连续探测.本文根据实测结果,得出了南大西洋负磁异常区粒子辐射特征,分析了太阳质子事件和地磁暴对南大西洋负磁异常区粒子辐射的影响.     

若尔盖盆地200 ka以来氧同位素记录的古温度定量研究

利用湖泊水体氧同位素的演化特征 ,建立了求解古温度的物理模型 ,并在若尔盖古湖研究中进行了具体应用 ,获得了近 2 0 0ka来的温度序列 .结果表明 ,相当于 7阶段 ,最高温度比现代高 2 .7℃ ;6阶段比今低 4.3℃ ;5阶段峰值温度比今高约5 .2℃ ;4阶段平均比现今低 2～ 3℃ ,而 3阶段曲线上表现为双峰一谷特征 ,内部温差在 4℃以上 .另外 ,通过比较模拟古温度值与碳酸盐氧同位素值两者间的关系 ,发现若尔盖地区 6阶段环境有其特殊性 ,并且是暖干冷湿型环境转向暖湿冷干型环境特征的过渡阶段 .     

泰安地磁台磁变仪基线值离散度减小的关键

磁变仪基线值的离散程度,是衡量一个地磁台观测误差大小的一项判断依据。泰安台自测绘磁变仪基线值图以来,离散度一直较大,用地磁经纬仪CJ6/800—23(以下简称CJ6)测定D,算出的基线值D_B平均月均方误差一般在±0.3′左右;CJ6质子旋进式磁力仪(以下简称核旋仪)测定H,算出的基线值H_(B1)、H_(B2)平均月均方误差一般在±2.5nT左右(见表1、图1)。     

地球磁层对磁云边界层的大尺度响应分析——个例研究

主要分析了WIND飞船2004年11月9日探测的磁云边界层引起的大尺度地球磁层活动.磁层响应主要包括以下3个方面:(1)磁云边界层内本身持续较强南向磁场驱动了一个强磁暴的主相.(2)由于磁云边界层内部较强南向磁场持续一段时间后发生向北偏转触发了一个典型磁层亚暴.文中详细分析了亚暴膨胀相发生时夜侧磁层各区域的观测现象,包括极光观测、高纬地磁湾扰、地球同步轨道无色散粒子注入现象、Pi2脉动突然增强以及等离子体片偶极化现象等.(3)磁云边界层和前面鞘区组成一个动压增强区,此动压增强区强烈压缩磁层,致使磁层顶进入地球同步轨道以内;当磁云边界层扫过磁层时,位于向阳侧地球同步轨道上的两颗GOES卫星大部分时间位于磁层磁鞘中,以致很长时间内直接暴露在太阳风中.利用Shue(1998)模型计算得到当磁云边界层扫过磁层时磁层顶日下点的位置被压缩至距地心最近距离为5.1RE,磁云边界层的强动压结构以及强间断面决定了磁云边界层对磁层的强压缩效应.强动压结构、多个强间断结构以及持续较长时间的强南向磁场是许多磁云边界层的共性,这里以此磁云边界层事件为例分析了磁云边界层的地球磁层响应.     

典型的太阳质子事件峰值流量的一种预报方法

分析了1988~2006年中62个典型的太阳质子事件,发现其归一化后峰值流量变化具有很好的统计规律,根据该规律提出了一种对太阳质子事件峰值流量进行预报的方法.试验预报结果表明,太阳质子事件峰值流量的预报值和实测值都在同一个量级以内,平均相对误差为32％,预报误差在可接受范围内.本文方法对于日常预报业务而言是实用和可行的.     

特大地磁暴的一种行星际源:多重磁云

2001年3月31日观测到的大的多重磁云(Multi MC)事件造成了第23周太阳峰年(2000～2001)最大的地磁暴(Dst=-387nT). 通过分析ACE飞船的观测数据, 描述了这个多重磁云在1AU处的磁场和等离子体特征. 并且根据SOHO和GOES卫星的观测资料, 认证了它的太阳源. 在这次事件中, 由于多重磁云内部异常增强的南向磁场, 使之地磁效应变得更强, 它大大的延长了地磁暴的持续时间. 观测结果与理论分析表明, 多重磁云中子磁云的相互挤压使磁云内的磁场强度及其南向分量增强数倍, 从而加强了地磁效应. 因此, 研究认为多重磁云中子磁云之间的相互压缩是造成特大地磁暴的一种机制. 此外, 研究发现形成多重磁云的日冕物质抛射(CMEs)并不一定要来自同一太阳活动区.     

地球磁尾等离子体片磁洞的统计分析

本文利用THEMIS卫星的磁场数据和等离子体观测数据,统计分析地球磁尾等离子体片区域线性磁洞的发生率、时空尺度、分布特征、和发生率与地磁AE指数的相关性.分析结果表明磁尾等离子体片区域的磁洞的时间尺度为几秒到几十秒,空间尺度小于当地的质子回旋半径.通过磁洞在空间的位置分布和卫星数据在空间的数据采样分布的对比,我们发现线性磁洞在等离子体片内经常发生,然而在磁尾等离子体片中的发生率要小于太阳风中磁洞的发生率.本文最后统计分析了磁洞发生和AE指数的相关性,结果表明磁洞可能与地磁活动有关系.     

P/S震相幅值比判据对低震级地震事件的适用性检验c

基于中国新疆及中亚地区大量天然地震和地下爆炸，检验了较大震级情况下得到的区域P/S震相幅值比识别判据对低震级地震事件的适用性. 分析结果表明，对较大震级地震事件具有较好识别效果的P/S震相幅值比判据对低震级事件同样适用，而且对低震级事件也具有与较大震级事件大致相当的识别效果. 据WMQ、BLK、MUL和MAK台的25个识别效果较好的P/S震相幅值比判据统计， 大于ML3.5和ML3.5以下地震事件的误识率之差约为2个百分点.      

“嫦娥一号”卫星太阳高能粒子探测器的首次观测结果

"嫦娥一号"卫星(CE-1)的太阳高能粒子探测器(HPD)是国际上首次在200公里极月轨道观测高能带电粒子的探测仪器.HPD的科学目标是探测月球轨道空间的高能带电粒子(质子、电子和重离子)成分、能谱、通量和随时间的演化特征.通过比较分析HPD的观测结果、ACE卫星的观测结果与CRèME86模型的模拟计算结果,表明在太阳活动低年空间环境相对宁静时期,当月球处于太阳风中时,月球附近具有和行星际空间相近的宇宙线粒子流量背景.卫星在轨运行中发现了多起0.1～2MeV的高能电子流爆发事件.文中总结了2007年11月26日至2008年2月5日HPD观测的41起高能电子流爆发事件,发现此类现象可以发生在从太阳风到磁尾的所有空间区域.在月球经历的不同空间区域中,高能电子流爆发事件可能存在不同的诱发机制.     

南亚热带水体7种常见浮游动物的个体氮、磷含量及其排泄率的比较

比较分析了我国南亚热带湖库7种常见浮游动物,萼花臂尾轮虫(Brachionus calyciflorus)、前节晶囊轮虫(Asplanchna priodonta)、颈沟基合溞(Bosminopsis deitersi)、微型裸腹溞(Moina micrura)、中华拟同型溞(Daphnia similoides sinensis)、温中剑水蚤(Mesocyclops thermocyclopoides)和舌状叶镖水蚤(Phyllodiaptomus tunguidus)在温度15~30℃范围内的氮、磷排泄率以及氮、磷含量.氮、磷含量分别为4.9~24.2μg/mg(DW)和51.2~153.5μg/mg(DW);氮磷原子比为11.5~43.0.磷含量与个体干重呈显著正相关关系,但氮含量和氮磷比与个体干重相关性不显著.溶解态无机磷(DIP)排泄率为0.31~2.05μg/(mg(DW)·h),与个体干重呈显著负相关,与温度和个体氮磷含量比值均呈显著正相关.总溶解态氮(TDN)排泄率为24~256μg/(mg(DW)·h),与温度和个体干重均呈显著相关,但与个体氮磷含量比值相关性不显著.排泄的TDN∶DIP原子比为112~352,与温度呈显著正相关,与个体干重和氮磷含量比值均呈显著负相关.结果表明,在高氮磷比的食物条件下,7种浮游动物营养盐排泄均呈现高的氮磷比特征,磷排泄率和排泄的氮磷比的种间差异受个体干重和个体氮磷比影响.     

地球磁层对磁云边界层的大尺度响应分析——个例研究

主要分析了WIND飞船2004年11月9日探测的磁云边界层引起的大尺度地球磁层活动．磁层响应主要包括以下3个方面：（1）磁云边界层内本身持续较强南向磁场驱动了一个强磁暴的主相．（2）由于磁云边界层内部较强南向磁场持续一段时间后发生向北偏转触发了一个典型磁层亚暴．文中详细分析了亚暴膨胀相发生时夜侧磁层各区域的观测现象,包括极光观测、高纬地磁湾扰、地球同步轨道无色散粒子注入现荆、Pi2脉动突然增强以及等离子体片偶极化现象等．（3）磁云边界层和前面鞘区组成一个动压增强区,此动压增强区强烈压缩磁层,致使磁层顶进入地球同步轨道以内;当磁云边界层扫过磁层时,位于向阳侧地球同步轨道上的两颗GOES卫星大部分时间位于磁层磁鞘中,以致很长时间内直接暴露在太阳风中．利用Shue（1998）模型计算得到当磁云边界层扫过磁层时磁层顶日下点的位置被压缩至距地心最近距离为5．1RE,磁云边界层的强动压结构以及强间断面决定了磁云边界层对磁层的强压缩效应．强动压结构、多个强间断结构以及持续较长时间的强南向磁场是许多磁云边界层的共性,这里以此磁云边界层事件为例分析了磁云边界层的地球磁层响应．     

文安地震台FHD质子磁力仪噪声干扰分析

文安台FHD-2B质子磁力仪噪声值在2020—2021年出现地磁F分量观测数据噪声偏大。其噪声与环境温度存在高相关性,表现为冬季噪声大,夏季噪声小的现象。我们依次对磁房周围环境、供电电压、接地电阻、供电线路是否漏电、探头是否漏油、工频干扰等进行排查,未能发现明显干扰源。通过研究FHD质子磁力仪的原理发现,FHD质子磁力仪的配谐电容C容量会随温度变化,温度低时容量小,温度高时容量大。配谐电容C容量变化会影响振荡回路中心频率f₀,导致噪声增大。由于文安台FHD质子磁力仪噪声与温度有关联,我们推测FHD噪声增大可能与仪器配谐电容C容量变化有关。通过调节探头电感量L可修正配谐电容容量变化对回路中心频率f₀的影响。经多次实验,精细调整探头电感量L,当选定34.4 mH为探头电感量值时,发现地磁F分量的噪声值明显下降,数据曲线变光滑,噪声干扰排除。     

基于VAP卫星的等离子体层顶电子密度波动统计分析

基于范艾伦辐射带探测卫星的观测数据(2012年9月至2015年11月),收集了584个等离子体层顶密度波动事件,研究了这些事件分布随磁地方时、磁壳值以及地磁活动的变化关系,并使用快速傅里叶变换分析了全部事件平均功率谱.统计结果表明,等离子体层顶密度波动事件主要发生在磁地方时黄昏扇区,其分布与磁地方时和地磁活动具有明显的相关性.等离子体层顶密度波动在1～100mHz区间内具有接近-5/3的功率谱斜率,表明存在二维磁流体动力学湍流.本文统计结果将有助于进一步深入理解等离子体层顶密度波动在内磁层中能量传输的具体作用,并且将促进对等离子体层顶波动的激发、增强与传播过程的进一步研究.     

长江中下游典型浅水湖泊沉积物水界面磷与铁的耦合关系

目前普遍认为磷铁耦合关系是P迁移的主要机制,但大部分研究结果并未提供直接的原位证据.为了探索沉积物剖面磷(P)与铁(Fe)的耦合关系,利用Zr O-Chelex薄膜扩散梯度技术(ZrO-Chelex DGT),分别对太湖、巢湖、鄱阳湖和洞庭湖4个浅水湖泊沉积物有效态Fe和P进行高分辨采样和分析.结果表明,不同湖区有效态Fe和P浓度在沉积物-水界面处开始增加,之后波动变化,垂向异质性较强,但两者浓度变化同步.有效态P和Fe浓度的相关分析结果证明两者浓度具有显著的线性相关.室内厌氧培养实验进一步表明,Fe~(3+)的还原性促使Fe~(2+)与铁结合态磷的释放,促使DGT有效态P与Fe同步变化.该结果表明沉积物P的二次迁移和释放受Fe氧化还原过程的控制,为铁磷耦合关系提供了直接证据.     

CMIP6与CMIP5全球气候模式对中国东北地区气温模拟性能的比较评估

本文基于CN05.1逐月气温观测资料和CMIP6计划中34个模式资料、CMIP5中39个模式资料,利用泰勒图、技能得分(S值)、综合评级指标(M_r),系统地评估了相比于CMIP5模式,CMIP6模式对1961—2005年中国东北地区(黑龙江省、吉林省、辽宁省)气温模拟能力.结果表明：1)相较于CMIP5模式,CMIP6中大部分模式能更好地模拟出区域平均气温多年变化、年平均气温气候态空间分布及年平均气温气候倾向率的空间分布的特征,但普遍存在低估的现象;2)经过优选后得到的CMIP5与CMIP6最优模式集合平均(MME5、MME6)对年平均气温的模拟优于大部分单个模式和所有模式的集合平均模拟结果. MME6比MME5能更好地模拟出年平均气温气候态及气温多年变化趋势的空间分布特征,但对区域平均气温多年变化的模拟能力要略低.总体来说,CMIP6模式相对于CMIP5有所进步,MME6对中国东北地区气温的时空变化特征具有一定的模拟能力.     

水源水库季节性分层及悬浮物行为对铁锰迁移的影响——以辽宁省碧流河水库为例

铁和锰是氧化还原敏感的元素,水源水库热分层引起的底层水体缺氧造成了沉积物中铁和锰的释放,对城市供水造成了极大的影响.以往鲜有悬浮物行为对铁和锰在水库水-沉积物界面迁移影响的研究,于2014年2月-2015年2月对碧流河水库深水区的水、悬浮物以及沉积物铁和锰的垂向分布特征进行综合调查分析,并进一步分析铁和锰的季节性变化规律及悬浮物行为对其的影响.Spearman相关分析结果表明铁浓度与总悬浮固体、总氮和总磷的相关性较大;锰浓度与总悬浮固体、溶解氧、pH和总氮的相关性较大.进一步讨论分析表明碧流河水库的热分层、底层缺氧以及沉积物再悬浮是影响铁和锰浓度的重要因素,水库铁和锰的季节变化规律存在差异.分层期溶解态的锰在底层累积,平均浓度达到0.18 mg/L,而沉积物中溶解态的铁释放很少.混合期水库的中上层锰浓度升高,达到了0.07 mg/L.沉积物的再悬浮是水库底层水体中铁的主要来源,底层颗粒态铁的平均浓度约为0.3 mg/L.絮凝的颗粒物以及其吸附的锰在水库长期悬浮,难以沉积到水库底部,使得悬浮物中Mn的含量显著高于表层沉积物,约为沉积物的7倍.建议应在碧流河水库采用分层取水、水库曝气以及联合供水等措施,以减少铁和锰的浓度升高对供水产生的影响,保障大连市城市供水安全.     

不同高度和不同地磁扰动期间热层大气密度模式值与探测值的显著差异

热层大气密度是空间大气环境的重要参数,经过多年的研究已开发了多种大气模式,但其误差普遍较大,尤其在磁暴期间偏差值甚至超过100%.本文利用中国星载大气密度探测器和CHAMP卫星加速度计在轨获得的连续探测数据,针对近10年(2003—2014)中多次强磁暴事件和多次中等强度扰动事件,即2003年11月、2004年7月和2005年8~9月多次强磁暴事件(Kp值均达到9),2006年4月、2012年4月的两次中等强度磁暴事件(Kp值分别达到7和6),分析和比对不同强度磁扰事件期间不同高度全球大气密度就位探测值与模式值(NRLMSISE00)之间的差别.在2005年8月24日强磁扰事件中,560 km高度中国卫星就位探测值上涨幅度约2~3倍,扰动区中的增变比高达5.7倍,375 km高度CHAMP卫星就位探测值上涨幅度约0.8倍,扰动区中增变比达4.0倍,期间大气密度模式值不仅没有出现明显的涨落,更没有出现强烈的区域扰动;在2003年11月和2004年7月的强磁扰事件中,CHAMP卫星就位探测值均有显著涨变和强烈扰动变化,而模式值无明显扰动变化;在中等强度磁扰事件中,高度560 km附近就位探测值在北、南半球高纬地区显著上涨,远高于模式值,高度350 km附近就位探测值在地球阴影区域显著上涨,上涨幅度也大于模式值.分析结果表明现有大气模式对地磁扰动(尤其是强磁暴事件)期间全球热层大气密度的响应并不明显,需要进一步改善.