EISCAT雷达观测到的极区电离层等离子体反常对流

综合分析EISCAT雷达与卫星当地测量数据,并利用磁层磁场模式对磁力线进行追踪,研究了发生在极光椭圆朝极盖边界附近电离层中,一例反常的背离太阳流动的强等离子体对流事件,及相关的太阳风-磁层-电离层耦合过程.结果表明,磁暴期间IMFBz指向南时观测到这一反常高速对流,及其相应的等离子体性态特征,很可能是向阳侧磁层顶磁重联过程在电离层中的印记.     

等离子体片离子与太阳风及地磁条件的关联研究

本文根据搭载于Cluster卫星的CIS/CODIF和RAPID仪器的观测数据,统计研究了等离子体片中的H+、O+离子在磁暴期间的时间变化特性,及其对太阳风条件的响应.观测结果表明：(1) 磁暴开始前,O+离子（0~40 keV）数密度保持在较低水平.随着磁暴的发展,O+数密度缓慢上升,其峰值出现在Dst极小值附近;H+离子(0~40 keV)数密度在磁暴开始之前的较短时间迅速增加并达到峰值,在磁暴开始之后迅速降低,并在整个主相和恢复相期间保持在相对较低水平.更高能量的离子则在磁暴开始后迅速增多,并在低能O+离子达到峰值之前达到峰值.因此我们推测磁暴初期从等离子体片注入环电流的主要是H+离子,主相后期O+离子可能扮演更为重要的角色.(2)在地磁活动时期,太阳风密度和动压强与等离子体片中的H+、O+数密度存在一定相关性.等离子体片中的H+离子对北向IMF Bz较为敏感,而IMF Bz南向条件下更有利于太阳风参数对等离子体片中O+数密度的影响.在地磁活动平静期,太阳风条件对等离子体片中的离子没有明显影响.     

磁暴期间太阳风-磁层-电离层间的耦合过程

本文用行星际和地面磁场以及电离层资料,讨论了三次磁暴期间高、中纬电离层电场对太阳风和磁层内变化的响应。 分析表明,当IMF的Bx分量由北向转为南向时,太阳风驱动的磁层对流变化能直接反映出高纬电离层电位的变化。但持续南向的Bx再次增强时,太阳风输入的主要能量耗损于内磁层过程;电离层的响应表现为一个弛豫过程。当Bx由南转北时,环电流的消失对电离层的作用同样有弛豫的特点。此时,驱动电位已撤消,环电流是维持电离层电位的唯一外源。 本文用电路类比及简单模式法结论对上述几种实测情况进行了讨论。     

ASCAT反演风场与华南及南海站点观测对比分析

利用2014—2017年华南沿海及南海的浮标站、海岛站、石油平台站、沿海自动站等277个自动站风场数据,与ASCAT反演风场进行了对比分析。结果表明,当观测风速小于5 m/s(大于15 m/s)时,ASCAT反演风速的平均绝对误差在3 m/s左右(存在2级左右的高(低)估);当风速介于5～10 m/s时,平均绝对误差在2 m/s左右(多数ASCAT有1～2级的高估);介于10～15 m/s时,ASCAT反演结果相对最好,风速、风向准确率能够达到60%以上。ASCAT对风速的反演结果受陆地影响较大,与观测风速的相关系数从高到低可分为三类:(1)浮标、平台站;(2)西沙、南沙自动站;(3)广东沿海自动站及海岛站、海南海岛站。ASCAT反演风场在风向的应用较风速更优,其中,东北风样本数最多,其次分别为西南风、东南风和西北风。浮标站、平台站、西沙自动站的风向反演质量相对较好;所有测站风向偏差主要由5 m/s以下的弱风贡献。单站多年月平均风速变化显示,ASCAT反演风速相对测站主要为正偏差,且秋冬季比春夏季偏差更大,这可能与大气稳定度有关。     

激波在磁盔－电流片位场中的传播：（Ⅰ）激波与磁盔间的相互作用

利用新近获得的子午面磁盔－电流片背景太阳风稳态解,对激波从盔底沿电流片方向往外传播时与磁盔间的相互作用进行了数值模拟研究,重要新结果是：１．磁盔的存在使受扰介质速度跃变中央出现下凹,随着激波传出磁盔区并沿电流片方向传播,速度下凹逐渐减弱以致消失;２．激波将磁盔拉长并把盔顶的环形（垂直赤道面）磁场带到行星际空间,成为行星际磁场南向分量的来源之一;３．５个太阳半径（Ｒ⊙）内的磁盔部分将出现精细结构,沿盔外边界形成两条高速带,以及马蹄形密度（亮）环形结构等．这些结果表明,太阳附近高速等离子体与磁盔间存在重要的动力学相互作用过程,对行星际空间的太阳风三维结构有重要影响．     

行星际磁场北向时太阳风－磁层的能量耦合

利用量纲分析法研究太阳风磁层的能量耦合问题。得到了在考虑磁层对太阳风的粘滞作用情况下,行星际磁场北向时的太阳风－磁层能量耦合函数,并首次在耦合函数中引入太阳风温度变量,在此基础上得到了一般情况下的太阳风－磁层耦合函数．     

太阳活动上升期源表面太阳风质量流量的速度关系分析

以ＩＰＳ速度、光球磁场、Ｋ─日冕偏振亮度和卫星实地观测数据为基础,综合生成处于太阳活动上升期的１９７６年１０个太阳周（１６４３─１６５２卡林顿周）的源表面高度（Ｒ＝２．５Ｒｓ,Ｒｓ为太阳半径）和日球空间中（ＩＡＵ）太阳同质量流量速度谱。结果表明,速度谱存在与太阳活动上升期一致的＂三段＂结构,且各段分别与不同的磁结构区相对应。     

过黄河渡槽的脉动风荷载模拟

根据脉动风压功率谱与脉动风速功率谱之间的关系,利用风压功率谱密度函数矩阵的分解,通过一组余弦函数的和对过黄河渡槽随机形式的脉动风荷载进行了计算机模拟。     

基于改进的OBV模型的下击暴流风荷载模拟

下击暴流是雷暴天气产生的近地面短时强风,具有和大气边界层近地风显著不同的风场特征,其风荷载数值模拟方法也和常规风荷载模拟方法不同。在将下击暴流风速表达为时变的平均风速和调制的非平稳脉动风速之和的前提下,本文采用基于改进的OBV模型（Oseguera and Bowles／Vicroy（OBV））的方法来模拟平均风速,其平均风速直接由改进的OBV模型表达,而不同于已往研究中将平均风速表达为竖向风剖面与时间函数的乘积,并采用结合快速傅里叶变化的谐波叠加法来模拟调制的非平稳脉动风速。改进的OBV模型考虑了下击暴流的风暴中心移动和强度演化的影响,更准确地描述了下击暴流的实际物理过程。通过实例仿真,说明结果准确合理。     

定常风场和吞吐流对乌梁素海流场的影响

风场和吞吐流是浅水湖泊运动的主要驱动力,影响着湖区污染物的迁移转化。基于二维非结构网格,构建了乌梁素海水动力模型。通过对比定常风作用下湖流的方向、环流的分布及形式与无风条件下的区别,模拟不同算例吞吐流作用下湖区流速及环流结构的差异,探究了定常风和吞吐流对乌梁素海流场的影响。结果表明:乌梁素海在无风条件下出现大面积的滞流区;风场会增加湖流的流速,影响区域主要在西大滩区、东大滩区及湖区南部明水区,产生明显环流,风场是乌梁素海主要的驱动力; SSW与ENE向风场作用下,典型区域产生的环流位置、形态结构相近,方向相反;吞吐流量的增加会增大湖区整体流速,对湖区流场形态、结构影响较小;定常风条件下,吞吐流量的增加(一定范围)会导致环流强度减弱。研究结果为乌梁素海营养盐、污染物质输移规律研究奠定基础。