1978—198年间磁扰的分析与日地耦合

用１９７８－１９８８年间行星际磁场（ＩＭＦ）的ＢＺ分量、极光区ＡＬ指数和赤道附近地磁台Ｚ分量等资料探讨了日地耦合中的主要物理过程。ＢＺ的１１年变化大致与太阳活动程度相当，但ＡＬ和赤道附近ΔＺ更多地受磁层和电离层内部过程所控制。分析中强调了对国际磁扰日按物理过程进行分类的必要性。     

具有阻尼耗散的DNLS方程的孤立子解析解

用变换和数值积分的方法找到了考虑欧姆阻尼效应时DNLS方程的一类含激波层结构的解析解,讨论了耗散对其振幅及磁场B_yB_z的影响.结果表明,耗散时激波厚度有很强的控制作用,耗散越小,激波厚度越大,B_y和B_z衰减越慢.耗散项很小时振幅基本不变,B_y和B_z过渡成孤立子解.      

太阳风和地球磁层相互作用的两种可能类型

本文对太阳活动20周不同活动期间的太阳风参数与地磁活动性指数分别进行了相关分析,并进一步对太阳活动极大和极小年分别对B_z和太阳风参数V、T、N的时均值日方差作了分析比较。结果指出,除目前普遍认为的IMF与地磁场重联导致的磁扰外,还有一类与B_z无关,而是由高温、高速、热不均匀太阳风等离子体导致的地磁扰动类型。      

120°E附近电离层赤道异常峰运动

本文研究了120°E北半球五个电离层站之f_oF₂的变化。指出了赤道异常北峰的运动规律:（1）日出-“日当头”时段,该峰向赤道运动,午后时段则向极运动。（2）运动的反向时间随太阳的最小天顶角的大小而变化,随太阳活动而变化。（3）向极运动主要受电离输运过程所支配,向赤道运动主要为光电离过程所支配。（4）120°E附近电离层赤道异常北峰上午段在海南岛附近,下午段在广州附近。      

木星外磁层结构的定态模式

本文建立了描述木星外磁层结构的磁流体力学方程组,在这一方程组中考虑了磁层转速和等离子体片倾角(等离子体片与旋转赤道平面的夹角)随径向距离的变化。在不同条件下对此方程组求解,得出了等离子体片中各变量(磁场、压力、温度、质量密度和电流密度)的空间分布表达式。结果表明:各变量随Z(离开赤道平面的距离)的变化可用两种函数形式表示,一种是双曲线函数,这种分布形式与观测结果相符合;另一种是三角函数形式。各变量随径向距离r的关系是:压力P_o(r)～r-3.4,电流密度i_o(r)～r-1.7.对于绝热过程,密度ρ_o(r)～r-2.04,温度T_o(r)～r-1.36;对于等温过程,密度ρ_o(r)～r-3.4,温度T_o=常数。最后讨论了木星磁异常对外磁层结构的可能影响。      

极端太阳风条件下的磁层顶位形

基于极端太阳风条件下的三维MHD数值模拟数据, 构建了一种极端太阳风条件下的三维非对称磁层顶位形模型. 所提出的模型考虑了行星际南向磁场(IMF) B_z日下点距离侵蚀的饱和效应, 太阳风动压B_d对磁层顶张角影响的饱和效应, 赤道面、昼夜子午面磁层顶的不对称性以及极尖区的内凹结构和内凹中心的移动, 并利用Levenberg-Marquart多参量非线性拟合方法拟合了模型参数. 数值模拟研究表明, 在极端太阳风条件下, 随B_d增大, 磁层顶日下点距离减小, 磁层顶磁尾张角几乎不变; 随南向(IMF)B_z增大, 磁层顶日下点距离略有减小, 磁层顶磁尾张角减小, 极尖区内凹中心向低纬移动. 通过对2010年8月1日太阳风暴事件验证发现, 本文所建立的模型能够描述极端太阳风条件下的三维磁层顶位形.      

赤道异常的两日振荡

本文给出了赤道异常两日振荡的四大特点;说明了磁暴、电离层暴引起的f₀F₂起伏波动与赤道异常两日振荡的区别;讨论了不同周期赤道异常长周期振荡的迭加;最后将这些结果用于东亚扇区, 发现35°N以北的逐日起伏波动主要由电离层暴控制;31°N以南f₀F₂的逐日起伏波动主要由赤道异常的长周期振荡控制.      

太阳色球层-日冕中扰动的传播(Ⅱ)

首先讨论了磁流波传播的线性特征，然后构造了球坐标中-自治的非等温，非均匀等离子体初态，应用二维时变可压缩磁流体动力学模拟，数值研究了色球层底部压力脉冲所引起扰动的全球传播过程，结果表明，在极区，压力脉冲导致的扰动传播可以区分成两类不同模式的波动，快磁声波与慢磁声波，而在赤道附近，传播扰动是快模磁声波，在源区附近还存在一非传播的扰动，模拟结果的特征有助于解释SOHO/EIT观测到的波动事件。     

1993年9月12—14日磁暴期间磁层—电离层耦合分析

采用具有明确物理意义的多个地磁指数，以及地面台站链观测的地磁和电离层参数，对一次典型磁暴期内从极光区到赤道附近电离层电流、电场演化发展的耦合过程作了具体分析．结果表明，地磁指数和观测参数能较好地说明磁层－电离层耦合理论结果的主要特征．     

极光强扰动对中低纬电离层的影响

本文考查了120°E附近的五个中低纬电离层观测站在极光强扰动下的f₀F₂行为。共考查了从1966—1970年五年资料中AE>1400日及1969年中AE>1000日的f₀F₂行为。研究得出了与印度站链有所不同特征——在极光强扰动下120°E中低纬五站之f₀F₂均有不同程度的减小,而不是增加,并且在中纬较高纬度的满州里站之f₀F₂减小比北京站要显著。扰日后效在中、低纬区不同,低纬之武昌、广州和海南岛三站均呈现扰动过后次日上午段的f₀F₂增加,中纬较高纬度的满洲里站仍呈现f₀F₂减少。我们认为这是由于低纬区主要受赤道喷泉效应改变的影响,而中纬及亚极光纬区主要受极光强扰时产生的环球电场的直接作用结果,它反映了纬向电场耦合传递的影响。当然极光扰动时对中性大气层的能量输入亦对观测到的现象有贡献。      

行星际磁场扇形边界与地磁扰动

本文分析了地球通过行星际磁场扇形边界前后的AE、|D_st|、磁扰日出现的频次N_D和磁静日出现的频次N_Q四种地磁指数的变化规律, 根据磁场的极性变化可以将扇形边界分成以下四种类型, （Ⅰ）极性从负到正, （Ⅱ）极性从正到负, （Ⅲ）极性从负到多变以及（Ⅳ）极性从正到多变.      

地磁暴期间中、低纬度地区大气臭氧含量的变化

本文分析了1966—1983年不同类型磁暴期间大气臭氧含量的变化。分析结果表明,不同类型磁暴发生时,臭氧含量均有明显的变化,但其特征是不相同的。G_C暴出现时在第6天[O₃]出现明显的下降;S_I暴出现时在第3天和第4天出现较大的下降;S_C暴中的S_A暴对[O₃]的扰动幅度最大,最大下降出现在第1天;S_B暴发生时,[O₃]最大下降出现在第2天;S_D和S_d暴期间[O₃]也在第2天下降到最小值;S_b暴发生时,[O₃]则在0天出现最小值。当这些暴出现时,[O₃]的扰动幅度依次减小,但不论哪种暴发生的前一天,[O₃]都有一个明显的增加。      

太阳活动与地磁扰动的变化

以每年中地磁指数C9≥L事件的次数表示地磁扰动程度.研究下列六种情况:L=3、4和5,其中每一种又再分成重现的和一般的两类.用曲线分段拟合法求出地磁扰动年次数C_k与黑子相对数R_k之间的经验的平均关系f(R);计算出△_k=C_k-f_k,其中f_k≡f(R_k).计算结果表明:1.用黑子相对数极小年之前四年作太阳活动周的起算点.对这种“活动周”求△_k=C_k-f_k的平均,得到各个△.各“活动周”的△的符号依次正负交替.2.由90年地磁扰动观测资料得来的符号交替规律出现在C9≥3、4和5时的各种情况.这很可能是由于太阳极区磁场符号依次交替变化造成的.进一步地划分时段后,各个“活动周”中△_k对于△的弥散程度σ不同.σ序列显现出约70年的长周期.      

太阳耀斑和地磁扰动的统计分析(1966—1978)

本文给出了不同等级、不同持续时间、发生在日面不同日心经距上的太阳耀斑所引起的各种地磁指数(Ap、AE、Dst和Kp指数)的变化,讨论了各类耀斑所引起的地磁扰动的特点以及耀斑的日心经距及其喷发物在日地空间的传播速度对磁扰强度的影响。      

基于IGS电离层TEC格网的扰动特征统计分析

电离层总电子含量（TEC）是研究空间天气特性的重要参量,通过分析电离层TEC,可以了解空间环境的变化特征.利用IGS提供的1999—2016年全球电离层TEC格网数据,按照地磁纬度将全球划分为高、中、中低、低磁纬四个区域,计算不同区域的电离层扰动;利用大量统计数据选取电离层扰动事件的判定阈值,分析电离层扰动与太阳活动、时空之间的关系;计算电离层扰动指数与地磁活动之间的相关系数.结果显示:电离层扰动与太阳活动变化具有较强的正相关特性.在太阳活动低年,电离层扰动事件发生的概率约为1.79%,在太阳活动高年发生扰动的概率约为10.18%.在空间分布上,无论是太阳活动高年还是低年,高磁纬地区发生扰动事件的概率均大于其他磁纬出现扰动事件的概率.计算得到的中磁纬和中低磁纬地区电离层扰动指数与全球地磁指数Ap的相关系数分别为0.57和0.56,说明电离层扰动指数与Ap具有较好的相关关系;高磁纬电离层扰动指数与Ap的相关系数为0.44;低磁纬扰动指数与Ap的相关系数为0.39.以上结果表明,不同区域电离层扰动与全球地磁指数Ap的相关性不同,测定区域地磁指数可能会提高与电离层扰动的相关性.      

模糊聚类分析在耀斑-地磁扰动研究中的初步应用

本文运用模糊聚类分析的方法,对1975—1983年可证认出的210个耀斑-IPS激波事件进行了分析研究,给出了它们的聚类指标和模糊等价关系以及大、中、小三类耀斑-磁扰的聚类中心。初步研究结果表明:95％的耀斑-IPS激波会引起地磁扰动(∑Kp≥16);对持续1小时以上的二级耀斑和2小时以上的一级耀斑,以及多个射电源的IPS观测均出现50km/8以上的速度跳跃这类大耀斑-IPS激波事件进行模糊聚类磁扰强弱预报试验,其准确率可达80％;这种大耀斑-IPS激波事件所对应的地磁扰动变化范围很宽,从∑Kp≥12直到∑Kp≤54,这说明耀斑-激波在行星际空间的传播以及向地球的传输过程是十分复杂的。      

基于多台站观测的中国区域地磁指数

利用中国14个地磁台站和全球23个地磁台站的H分量分钟值数据,分析单台站小时幅度指数r_H的时空分布特征,在此基础上结合台站之间r_H指数的相似度度量(残差指数Ra),采用K均值聚类算法将中国14个地磁台站划分为7个区域,根据加权法计算各区域的区域指数Rr.结果表明,r_H指数具有27天太阳自转周变化,季节变化不显著,但仍存在春秋季大而冬夏季小的特征;在空间变化上,r_H随纬度的增高而增大,并且在磁暴期间r_H指数的幅值和形态均表现出明显的经度差异,随地方时呈现晨-昏不对称现象;与Dst指数、SYM-H指数、Kp指数及各区域内台站的H分量观测数据对比分析发现,区域指数Rr能有效反映区域地磁扰动.      

从地磁扰动分析太阳共转周期结构

本文运用相关、功率谱等数字信号处理方法对20周太阳风速度和地磁扰动进行比较,得出两者反映的太阳共转周期结构十分相似.且用1900—1979年的地磁C₉指数进行了自相关分析,发现在相当长的时间中,地磁扰动存在13天、27天的周期成份,说明日冕上可能具有某种固有的分布结构,通过不同的太阳活动周的比较,说明太阳活动水平及黑子面积南北半球不对称都对地磁C₉指数能否明显反映日冕上固有分布结构的活动和发展有影响.      

Variations of Thermosphere Density Based on Joint Analysis of In-Situ Measurement Data From Shenzhou Spacecrafts

Based on the measurements made by Atmospheric Density Detectors (ADDs) onboard Chinese spacecraft Shenzhou 2-4, the variations of thermosphere density are revealed. During the quiet period, the density at spacecraft altitude of 330～410km exhibited a dominant diurnal variation, with high value on dayside and low value on nightside. The ratio of the diurnal maximum density to the minimum ranged from 1.7 to 2.0. The ratio shows a positive correlation with the level of solar activity and a negative correlation with the level of geomagnetic activity. When a geomagnetic disturbance comes, the atmospheric density at the altitude of 330～410km displayed a global enhancement. For a strong geomagnetic disturbance, the atmospheric density increased by about 56%, and reached its maximum about 6～7 hours after the geomagnetic disturbance peak. The density asymmetry was also observed both in the southern and northern hemisphere during the geomagnetic disturbance peak.