太阳风中Alfven脉动耗散

本文从动力论Ａｌｆｖｅｎ 波理论出发, 导出太阳风中的Ａｌｆｖｅｎ 脉动的耗散长度理论由太阳向外传播的Ａｌｆｖｅｎ 脉动存在Ｌａｎｄａｕ 衰减和脉动串级数值计算表明, 该理论能够解释Ｂａｖａｓｓａｎｏ〔３〕等人描述的Ａｌｆｖｅｎ 脉动耗散长度与频率的关系; 同时还表明串级的时间尺度对耗散长度有影响     

冕洞与太阳风高速流关系的统计研究:到达时间、持续时间和峰值强度

冕洞是太阳风高速流的源区.当冕洞出现在中低纬区域时,太阳风高速流会扫过地球并引发地球空间环境扰动,如地磁暴和高能电子暴等.在太阳活动周下降年和低年,这种类型的扰动占据主导地位.因此,冕洞高速流的到达时间、峰值时间、峰值强度和持续时间等,是空间天气预报的重要内容.本文基于2010年5月到2016年12月的SDO/AIA太阳极紫外图像以及1AU处ACE和WIND卫星的太阳风观测数据,确定了160个冕洞-太阳风高速流事件,定量计算了他们的特征参数,包括冕洞与太阳风高速流的开始时间、峰值时间、峰值强度和结束时间,分析了各个特征参数的分布规律,对冕洞-高速流之间的关系进行了统计研究,并提出了一种新的预报方法,为基于冕洞成像观测的太阳风高速流的精准预报提供了依据.

     

利用卫星和GPS观测研究低纬局部等离子体浓度增强现象

本文同时利用DMSP、ROCSAT-1卫星数据和地基的GPS观测数据,研究一种与低纬等离子体泡相伴随的局部等离子体浓度增强现象.地基GPS的观测表明电离层总电子含量(TEC)也能反映这种等离子体浓度增强.通过4个观测事例的详细分析表明:这种等离子体浓度增强主要出现在磁纬±10°～±20°的局部区域,有时在近磁赤道区和中纬地区的电离层顶部也能观测到;与等离子体泡的出现规律相似,这种等离子体浓度增强主要出现在地方时21∶00以后,并在午夜后也能观测到.当等离子体浓度增强和等离子体泡发生时,在午夜前一般对应着背景垂直速度明显向上的扰动,在午夜后一般处于等离子体垂直速度下降至反向前的时间段,表明东向电场对于低纬不规则体的产生有非常重要的作用.     

磁暴主相多阶发展行星际起因的初步分析

本文利用1998~2006年与磁云有关的80起中强磁暴(Dst*≤-50 nT),对其主相期间不同发展阶数磁暴的行星际起因进行了统计分析.重点研究了鞘区磁场单独作用、磁云本体单独作用、鞘区与磁云共同作用以及其他复杂行星际结构在磁暴主相多阶发展中的相对重要性,并对导致磁暴主相增加一阶的行星际起因做了初步分析.统计结果表明:(1)有一半以上的中强磁暴主相具有多个发展阶段,其中一阶磁暴和多阶磁暴(包括二阶和二阶以上磁暴)在中等磁暴(-100 nTDst*≤-50 nT)中所占比例分别为53.8%和46.2%,在强磁暴(Dst*≤-100 nT)中所占比例分别为42.6%和57.4%;(2)随着磁暴主相发展阶数的增加,磁暴主相的平均持续时间也随之延长;(3)鞘区磁场单独作用、磁云本体单独作用、鞘区与磁云共同作用、磁云与其他行星际结构共同作用都可能引起磁暴主相的多阶发展;(4)有46.5%的多阶磁暴是由鞘区磁场与磁云本体共同作用引起,有34.9%的多阶磁暴是由鞘区磁场单独作用和磁云本体单独作用引起,其余的多阶磁暴是由其他复杂行星际结构引起;(5)在鞘区磁场单独作用的事件中,鞘区磁场结构是影响磁暴主相多阶发展的重要因素之一;(6)磁暴主相的多阶发展与晨昏电场Ey、行星际磁场Bz南向分量的发展密切相关,随着Ey和Bz阶段性的发展,磁暴主相也呈现多阶发展的趋势,且每阶Dst*极小值与该阶Eymax和Bzmin有很好的线性相关性,线性耦合方程分别为Dstmin* =-34.62-11.89×Eymax 和Dstmin* =-5.90+8.50×Bzmin.     

耀斑-行星际激波结构与相应地磁扰动结构间关系的分析（Ⅰ）

利用297个耀斑-行星际激波-地磁扰动事件,统计研究了耀斑-行星际激波等离子体结构与相应磁扰结构间的关系,新的发现是:当激波面后的磁场南、北分量不大时,激波等离子体结构决定着相应磁扰的基本结构形态,特别是等离子体热状态与相应磁扰的恢复相关系十分密切.由本文定义的激波能量传输指数——FS指数对相应地磁扰动能给出较好的描述.推论:除磁重联这类能量传输机制外,对于行星际磁场南、北分量较小时,还可能存在以等离子体过程为基础的决定磁扰变化结构的太阳风-磁层能量传输机制,应进一步研究.     

地磁场结构对静止轨道≥2 MeV高能电子分布的影响

基于AE8电子辐射带模式和各地磁场模式,本文系统分析了地磁场模式、太阳风、地磁扰动、地磁轴指向对静止轨道≥2 MeV高能电子分布的影响以及静止轨道不同经度位置≥2 MeV高能电子分布的差异,并与GOES系列卫星实测结果进行了对比分析.结果表明,AE8+IGRF+T96模式所得静止轨道≥2 MeV高能电子分布结果优于AE8+IGRF+OPQ77模式或AE8+IGRF+T89模式结果,其大部分定性结果与GOES系列卫星观测结果较为一致,AE8+IGRF+T96模式所得静止轨道≥2 MeV高能电子分布与磁壳参量Lm、局地磁场B分别呈较好的负和正相关性.基于AE8+IGRF+T96模式得到在相同太阳风及地磁扰动条件下2010年每分钟静止轨道≥2 MeV高能电子通量分布结果,经分析得到：1年内每个时刻静止轨道上≥2 MeV高能电子通量最大值和最小值比值变化范围为2.50~7.51,变化主周期为1天,每天比值变化量都超过3;1年内静止轨道各经度位置每天内≥2 MeV高能电子通量最大值和最小值比值变化范围为2.98~6.00,比值随着时间和经度位置而变化;1年内同一天静止轨道各经度位置≥2 MeV高能电子日积分通量最大值出现在170°W附近,最小值出现在70°W附近,最大值与最小值的比值分布在1.86~2.13之间.以上所得静止轨道≥2 MeV高能电子分布变化主要来自Lm变化,B/B₀的影响小于5%,其中B₀为磁力线上磁场最小值.因此,在构建≥2 MeV高能电子分布模式时,需要考虑地磁场结构的影响,特别是Lm参数.     

汶川大地震前后的宇宙线强度变化特性分析

用两种数据处理方法对2008年5月12日14时28分发生的8.0级汶川大地震前和地震发生时北京、广州、Moscow、Irkutsk和Nagoya五个台站的宇宙线变化幅度特性进行了分析.研究发现,地震前、地震时北京台站的宇宙线强度均有一定的响应,其变化幅度分别达到了1.15%, 1.31%,而其它台站没有明显的响应,这可能为我们以后利用宇宙线对大地震进行警报提供了研究基础.     

温度各向异性电子束流和电子环束流引起的电磁辐射特征

利用一维三分量完全电磁粒子模拟方法研究了由温度各向异性电子束流和电于环束流引起电磁辐射特征,结果表明它们都能激发高频宽带电磁不稳定性,其中环束流不稳定性（RBI）的非线性饱和水平比温度各向异性束流不稳定性（TABI）强,对RBI波在系统发展的线性增长阶段呈右旋极化,在非线性饱和阶段则主要呈左旋极化,而对TABI波在系统发展的整个阶段均享右旋极化．这些结果可应用于磁化星磁层射电暴的解释中．     

中国电离层TEC同化现报系统

数据同化是在基于物理机制的背景模型上,融合时空不规则分布的观测数据的一种现报方法.同化能够有效弥补数据的时空局限和模型的精度偏差,使二者相互匹配从而获得更加合理可信的模拟效果.本研究利用电离层数据同化方法,针对中国及周边区域（15°N—55°N,70°E—140°E）构建了电离层总电子含量（TEC）同化现报系统.系统使用国际参考电离层（IRI）作为背景场,利用中国科学院空间环境监测网和国际GNSS服务组织（IGS）的部分地基GNSS台站数据作为观测值,并采用三维变分与Gauss-Markov卡尔曼滤波相结合的算法进行背景场和观测值的数据同化,生成覆盖中国及周边区域的电离层TEC和GPS单频接收机延迟误差的格点化准实时现报地图,并在中国科学院空间环境预报中心（http://sepc.ac.cn/TEC_chn.php）网上发布,每15 min进行更新.该系统是我国基于同化算法的电离层现报系统之一,已用于中国及周边区域的电离层环境实时监测,可为卫星导航、雷达成像、短波通信等科学研究和工程应用提供相对及时、准确、有效的电离层TEC和误差修正信息.     

利用地磁脉动预报地球同步轨道相对论电子通量的方法研究

本文利用低纬地磁台站的Pi1、Pi2地磁脉动（Pi1-2）资料和地球同步轨道的Pc5地磁脉动资料,对2004年1月到2006年12月38个磁暴事件的地磁脉动参数进行了统计分析.在此基础上,考虑相对论电子的局部加速机制,并加入损失机制,建立了一个初步的磁暴期间地球同步轨道相对论电子通量对数值的预报模型.利用该模型,我们对上述38个磁暴事件进行预报试验,最优化结果是：相对论电子通量对数值的预测值和观测值之间的线性相关系数为0.82,预报效率为0.67.这说明该模式具有较好的预报效果,也表明利用地磁脉动参数进行相对论电子通量预报是可行的.