远磁尾磁层顶位形的偏转

利用WIND和ARTEMIS卫星观测数据，分析远磁尾磁层顶对行星际和太阳风变化的响应，尤其是偏离日地连线的太阳风速度改变对远磁尾磁层顶的影响.研究发现在2011年9月13日的事件中，P2卫星观测到高速且高密度的磁鞘流.利用最小变量法进行分析发现，磁层顶沿着偏离日地连线的太阳风速度方向发生偏转.根据相似三角形定理，推断出本次事件中磁层顶在y方向和z方向上的偏转幅度分别达到10R_e和6R_e.P1和P2卫星的相对位置也证实了这一观点.因此，偏离日地连线的太阳风速度对远磁尾磁层顶的位形影响很大.研究结果可为建立包含太阳风速度v_y和v_z效应的磁层顶模型提供观测证据.      

子午面内Alfvén波的传播特征

本文使用由ＷＫＢ近似得到的Ａｌｆｖｅｎ波传播的张量表达式,具体计算和讨论了一种太阳子午面内含盔形－电流片磁位形的流场中Ａｌｆｖｅｎ波的传播特征,主要结果是：（１）Ａｌｆｖｅｎ波磁场起伏随日心距离的增加而衰减,其中极开区的衰减远快于赤道区,但随着距离的增大,这种纬度关系将迅速变弱,以致在较远空间,磁起伏相差很小,衰减很慢;（２）Ａｌｆｖｅｎ波的相对磁场起伏ｂ／Ｂ随着距离的增加而迅速增大,在几个太阳半径之后变化不再明显,达到所谓的＂饱和＂;在大日心距离的盔形电流片附近,Ａｌｆｖｅｎ波将成为重要的磁场组成部分;（３）Ａｌｆｖｅｎ波速度起伏纬度关系较为明显,相对速度起伏。ｕ／Ｕ随着距离增大而衰减,电流片区衰减得较快,但这种纬度差别将变弱．与黄道面内Ａｌｆｖｅｎ波传播特征的具体比较表明,磁场涨落的变化特征与背景场位形存在着十分密切的关系,但速度涨落与背景场没有这种明显关系．     

黄道面内行星际激波相互碰撞作用过程研究—间距效应

本文用两维半MHD数值模型,模拟研究了不同间距的两扰动源所产生的激波在行星际空间黄道面内的相互碰撞过程。在内边界(18R_s),两扰动中心的间距取为24°、36°、48°、54°、72°、120°,模拟了两激波速度均为1000km/s和2000km/s两种情形。结果表明:1.速度为1000km/s的两中等激波,相距24°时,在1AU以内强烈相互作用而汇合成一新激波;相距36°时,在1AU附近发生汇合,但尚可分辨;相距48°时,在1AU以内有相互作用,但可近似认为是独立传播的;相距72°时,将独立向前传播。2.速眨为2000km/s的两强激波,相距≤48°时,将强烈汇合成一新激波;相距54°时,在1AU附近产生汇合,但尚可分辨;相距72°时,相互作用不足以汇合成新的激波;相距120°时,其传播相互独立地进行。并给出了上述情形下两激波汇合的时间和位置,详细比较了汇合激波与相同能量的单激波的等离子体特性。     

太阳风向磁层输入电磁能量研究

利用全球磁流体力学（MHD）模拟结果,通过确立包含磁层顶的太阳风流线内边界来识别三维磁层顶位形,并以极尖区位置作为磁层顶日侧与夜侧的分界线,在此基础上定量研究了不同条件下穿过磁层顶向磁层内输入的电磁能量. 研究发现,磁层顶的能量传输与太阳风条件密切相关,磁重联是控制电磁能量传输的重要机制. 结果表明,当IMF（行星际磁场）南向时,极尖区后方的磁尾附近存在电磁能输入最大值,当IMF北向时,电磁能输入最大值发生在极尖区附近;南向IMF条件下,在IMF强度增大或太阳风密度增大时,磁层顶电磁能传输的电磁能量比北向IMF条件时增加更显著. 太阳风通过调节磁层顶面积间接影响到磁层顶能量传输大小. 研究还发现,北向IMF与南向IMF条件下穿过磁层顶的电磁能输入的比值范围约为10%～30%,此比值一定程度上反映了北、南方向IMF与地磁场磁重联效率的比值.      

1 AU轨道SEP粒子通量的计算及与多卫星观测结果的比较

1 AU轨道上太阳高能粒子(Solar Energetic Particles,SEP)通量是空间天气的重要指标.将SEP两步传播方程的格林函数解进行数值化,模拟了2012年9月28日的SEP事件,首次计算了同一事件中GOES卫星与STEREO双星观测到的SEP通量变化过程.对GOES和STEREO-B观测点,计算所得SEP峰值I_max和峰值到达时间t_max与观测值符合较好;对STEREO-A,由于观测点与太阳活动源区间隔较大及太阳背面未知事件的影响,计算结果与观测存在一定差异.      

地磁暴恢复相中间层低热层高纬温度响应

利用TIMEGCM模拟了2005年9月10日至20日由日冕物质抛射引起的地磁暴事件，研究了此地磁暴恢复相高纬度中间层低热层（MLT）区域温度的变化，揭示了磁暴恢复相时温度、垂直风、总加热项和NO辐射冷却的内在联系.结果表明:地磁暴恢复相刚开始时，温度对磁暴的响应在晨侧为负扰动（降温），在其他地区都为正扰动（增温）；随着磁暴的恢复，整个北半球都变为正的温度扰动（增温）.这种高纬MLT区域的温度响应主要与垂直风密切相关.当垂直风为正时，总加热为负，增温减弱；当垂直风为负时，总加热为正，增温变强.辐射冷却特别是NO辐射冷却作用在热层被称为恒温器，降低了磁暴期间80%的热层增温.但是，在MLT区域NO辐射冷却作用不明显，一般比总加热项小一个量级，对温度响应造成的影响较小.      

基于SABER的平流层顶温度的时空特征分析

利用SABER探测器2002—2017年超过一个太阳活动周的数据，以大气垂直方向上40～60km的最大温度作为平流层顶温度（T_sp），分析50°S—50°N T_sp的时空分布特征.结果表明:T_sp具有明显的纬度特征和季节特征，在赤道和南北半球夏季温度较高，而在南北半球冬季的40°—50°纬度附近温度有最低值.再利用EOF方法分析T_sp，发现其第一模态的解释率达91%，且时间系数与平流层顶高度相关性最大，为-0.75，与平流层顶臭氧体积混合比相关性约0.49，与日地距离相关性为0.44，与太阳活动性（太阳活动指数，太阳黑子数）的相关性约0.33.依据该相关关系，进一步分析各变量原始场，发现T_sp和平流层顶臭氧体积混合比的纬度变化近似相反；与日地距离的季节变化有明显的负相关，约-0.81，且这种相关性与日地距离有弱的正相关关系；年平均T_sp在2002—2017年的变化约为2K，与F_10.7的相关系数为0.6，在南北纬20°附近与太阳活动指数F_10.7的相关性最大，约0.74.      

三维试验粒子轨道法在磁层粒子全球输运中的应用

根据磁层粒子动力学理论, 通过偶极磁场模型验证利用三维试验粒子轨道方法模拟近地球区(r < 8R_e)带电粒子运动特征的可靠性. 在此基础上, 以太阳风和磁层相互作用的全球MHD模拟结果为背景, 利用三维试验粒子轨道方法, 对非磁暴期间南向行星际磁场背景下太阳风离子注入磁层的情形进行数值模拟, 并对北向行星际磁场背景下太阳风离子注入极尖区以及内磁层的几种不同情形进行了单粒子模拟. 模拟结果反映了南向和北向行星际磁场离子向磁层的几种典型输入过程, 揭示出行星际磁场南向时太阳风粒子在磁层内密度分布的晨昏不对称性以及其在磁鞘和磁层内的大致分布, 并得出统计规律. 模拟结果与理论预测和观测结论相一致, 且通过数值模拟发现, 行星际磁场北向时靠近极尖区附近形成的非典型磁镜结构对于能量粒子经由极尖区注入环电流区域过程有重要的影响和作用.      

色散和耗散对Alfven孤立波的影响

利用变数变换和解析积分的方法,分别找到了带色散项的DNLS方程和带耗散的MKdV方程的一类解析解,给出了存在孤立波的条件。      

利用支持向量机预测大磁暴期间Dst指数的变化

利用支持向量机（SVM）模型对大磁暴期间Dst指数进行预报研究.以1995-2014年期间的80次大磁暴（Dst≤-100nT）事件共2662组观测数据为研究对象,以对应时间的太阳风参数为模型输入参数,同时建立了神经网络模型和线性机模型进行对比,并利用交叉验证提高预测结果的可靠性.为比较不同模型的预测效果,选用相关系数（CC）、均方根误差（RMS）、磁暴期间Dst指数最小值预测结果的平均绝对误差以及Dst指数最小值出现时间预测结果的平均绝对误差等统计量作为对比参数.结果显示SVM模型的预测效果最好,其中相关系数为0.89,均方根误差为24.27nT,所有磁暴事件的最小Dst值预测平均绝对误差为17.35nT,最小Dst值出现时间的预测平均绝对误差为3.2h.为进一步检验模型对不同活动水平磁暴预报效果的可能差异,将所有磁暴事件分为大磁暴（-200 相似文献