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太阳高能粒子在行星际背景太阳风大尺度结构中的传播模拟进展
1
作者
沈芳
连婉怡
陶新祎
《空间科学学报》
北大核心
2025年第5期1163-1187,共25页
太阳高能粒子事件(SEP)由太阳耀斑或日冕物质抛射(CME)驱动,能够短时间内产生几keV至几GeV能量的粒子,其传播特性受太阳风大尺度结构显著影响,威胁航天活动,是空间天气预报的重点.本文分析采用多种背景太阳风模型结合聚焦传输方程对太...
太阳高能粒子事件(SEP)由太阳耀斑或日冕物质抛射(CME)驱动,能够短时间内产生几keV至几GeV能量的粒子,其传播特性受太阳风大尺度结构显著影响,威胁航天活动,是空间天气预报的重点.本文分析采用多种背景太阳风模型结合聚焦传输方程对太阳高能粒子事件的模拟,进行细致的参数化研究,并结合观测数据模拟多个流相互作用区(SIR)相关的SEP事件.研究发现,磁聚焦效应是粒子通量增强的主要原因,快太阳风下绝热冷却效应主导通量衰减阶段演化.太阳风参数影响共转相互作用区(CIR)的宽度,导致粒子传播时空分布差异,引入垂直扩散可解释多卫星观测的通量剖面差异.研究构建了大尺度太阳风调制SEP传播的理论框架,未来需融合观测数据强化CME驱动激波模拟,以提升粒子传输预测精度.
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关键词
太阳高能粒子
三维磁流体力学模型
共转相互作用区
垂直扩散
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职称材料
第23太阳活动周期太阳风参数及地磁指数的统计分析
被引量：
17
2
作者
沈晓飞
倪彬彬
+4 位作者
顾旭东
周晨
刘勇
项正
赵正予
《地球物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015年第2期362-370,共9页
日冕物质抛射(Coronal Mass Ejection,简称CME)和共转相互作用区(Corotating Interaction Region,简称CIR)是造成日地空间行星际扰动和地磁扰动的两个主要原因,提供了地球磁暴的主要驱动力,进而显著影响地球空间环境.为深入研究太阳风...
日冕物质抛射(Coronal Mass Ejection,简称CME)和共转相互作用区(Corotating Interaction Region,简称CIR)是造成日地空间行星际扰动和地磁扰动的两个主要原因,提供了地球磁暴的主要驱动力,进而显著影响地球空间环境.为深入研究太阳风活动及受其主导影响的地磁活动的时间分布特征,本文对大量太阳风参数及地磁活动指数的数据进行了详细分析.首先,采用由NASA OMNIWeb提供的太阳风参数及地磁活动指数的公开数据,通过自主编写matlab程序对第23太阳活动周期(1996-01-01—2008-12-31)的数据包括行星际磁场Bz分量、太阳风速度、太阳风质子密度、太阳风动压等重要太阳风参数及Dst指数、AE指数、Kp指数等主要的地磁指数进行统计分析,建立了包括269个CME事件和456个CIR事件列表的数据库.采用事例分析法和时间序列叠加法分别对两类太阳活动的四个重要太阳风参数(IMF Bz、太阳风速度、太阳风质子密度、太阳风动压)和三个主要地磁指数(Dst、AE、Kp)进行统计分析,并研究了其统计特征.其次,根据Dst指数最小值确定了第23太阳活动周期内的355个孤立地磁暴事件,并以Dst指数最小值为标准将这些磁暴进一步分类为145个弱磁暴、123个中等磁暴、70个强磁暴、12个剧烈磁暴和5个巨大磁暴.最后,采用时间序列叠加法对不同强度磁暴的太阳风参数和地磁指数进行统计分析.统计分析表明,对于CME事件,Nsw/Pdyn(Nsw表示太阳风质子密度,Pdyn表示太阳风动压)线性拟合斜率一般为正;对于CIR事件,Nsw/Pdyn线性拟合斜率一般为负,这可作为辨别CME和CIR事件的一种有效方法.从平均意义上讲,相较于CIR事件,CME事件有更大的南向IMF Bz分量、太阳风动压Pdyn、AE指数、Kp指数以及更小的Dstmin.一般情况下,CME事件有更大的可能性驱动极强地磁暴.总体而言,对于不同强度的地磁暴,Dst指数的变化呈现出一定的相似性,但随着地磁暴强度的增强,Dst指数衰减的速度变快.CME和CIR事件以及其各自驱动的地磁暴事件有着很多不同,因此,需要将CME事件驱动的磁暴及CIR事件驱动的磁暴分开研究.建立CME、CIR事件及地磁暴的数据库以及获取的统计分析结果,将为深入研究地球磁层等离子体片、辐射带及环电流对太阳活动的响应特征提供有利的帮助.
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关键词
太阳风
日冕物质抛射
共转相互作用区
地磁暴
统计分析
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职称材料
利用多卫星观测CIR事件演变的统计分析
3
作者
王晶晶
罗冰显
+1 位作者
刘四清
龚建村
《空间科学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2012年第4期477-487,共11页
根据2007—2009年STEREO-BEHIND(STB)和ACE卫星的行星际磁场和太阳风数据,基于冕洞高速流从太阳向外匀速径向传输假设,讨论了随着STB和ACE卫星与太阳之间的夹角从0°增大至70°时,冕洞发出的高速太阳风形成的相互作用区(CIR)依...
根据2007—2009年STEREO-BEHIND(STB)和ACE卫星的行星际磁场和太阳风数据,基于冕洞高速流从太阳向外匀速径向传输假设,讨论了随着STB和ACE卫星与太阳之间的夹角从0°增大至70°时,冕洞发出的高速太阳风形成的相互作用区(CIR)依次扫过STB和ACE卫星的时间差特性,并统计分析了两颗卫星观测到的CIR参数的变化特征.结果显示,可以利用STB对CIR事件的观测来预测这个CIR事件到达ACE的理论时间,时间误差均值和最大值分别为0.217 d和0.952 d,时间误差的产生与STB和ACE卫星观测到的CIR速度大小的不同有关,用速度差异矫正后,时间误差的平均值和最大值可分别减小为0.194 d和0.489 d;STB和ACE卫星观测的CIR事件太阳风速度最大值的线性相关系数达到了0.84,STB和ACE卫星观测到的CIR事件对特征物理量中速度、质子温度的变化最小,而质子密度及总压力的变化最大.分析结果表明,STB和ACE卫星观测到的CIR事件有很强的相似性,STB卫星的CIR,观测可以作为ACE卫星观测CIR事件特征的参考,从而为地球空间环境扰动预报提供依据.
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关键词
冕洞
共转相互作用区
(CIR)
太阳风高速流
重现性CIR
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职称材料
题名
太阳高能粒子在行星际背景太阳风大尺度结构中的传播模拟进展
1
作者
沈芳
连婉怡
陶新祎
机构
中国科学院国家空间科学中心太阳活动与空间天气全国重点实验室
中国科学院大学地球与行星科学学院
出处
《空间科学学报》
北大核心
2025年第5期1163-1187,共25页
基金
国家重点研发计划项目(2022YFF0503800,2021YFA0718600)
国家自然科学基金项目(42330210)
中国科学院国家空间科学中心“攀登计划”项目共同资助。
文摘
太阳高能粒子事件(SEP)由太阳耀斑或日冕物质抛射(CME)驱动,能够短时间内产生几keV至几GeV能量的粒子,其传播特性受太阳风大尺度结构显著影响,威胁航天活动,是空间天气预报的重点.本文分析采用多种背景太阳风模型结合聚焦传输方程对太阳高能粒子事件的模拟,进行细致的参数化研究,并结合观测数据模拟多个流相互作用区(SIR)相关的SEP事件.研究发现,磁聚焦效应是粒子通量增强的主要原因,快太阳风下绝热冷却效应主导通量衰减阶段演化.太阳风参数影响共转相互作用区(CIR)的宽度,导致粒子传播时空分布差异,引入垂直扩散可解释多卫星观测的通量剖面差异.研究构建了大尺度太阳风调制SEP传播的理论框架,未来需融合观测数据强化CME驱动激波模拟,以提升粒子传输预测精度.
关键词
太阳高能粒子
三维磁流体力学模型
共转相互作用区
垂直扩散
Keywords
Solar Energetic Particle(SEP)
Three-dimensional magnetohydrodynamics model
Co-rotating Interaction Region(CIR)
Vertical diffusion
分类号
P353 [天文地球—空间物理学]
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职称材料
题名
第23太阳活动周期太阳风参数及地磁指数的统计分析
被引量：
17
2
作者
沈晓飞
倪彬彬
顾旭东
周晨
刘勇
项正
赵正予
机构
武汉大学物理科学与技术学院
武汉大学电子信息学院空间物理系
中国科学院空间天气国家重点实验室
出处
《地球物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015年第2期362-370,共9页
基金
国家自然科学基金(41204120
41304130
+3 种基金
41474141)
中央高校自主科研项目(2042014kf0251
2042014kf0269)
中国博士后科学基金(2013M542051)联合资助
文摘
日冕物质抛射(Coronal Mass Ejection,简称CME)和共转相互作用区(Corotating Interaction Region,简称CIR)是造成日地空间行星际扰动和地磁扰动的两个主要原因,提供了地球磁暴的主要驱动力,进而显著影响地球空间环境.为深入研究太阳风活动及受其主导影响的地磁活动的时间分布特征,本文对大量太阳风参数及地磁活动指数的数据进行了详细分析.首先,采用由NASA OMNIWeb提供的太阳风参数及地磁活动指数的公开数据,通过自主编写matlab程序对第23太阳活动周期(1996-01-01—2008-12-31)的数据包括行星际磁场Bz分量、太阳风速度、太阳风质子密度、太阳风动压等重要太阳风参数及Dst指数、AE指数、Kp指数等主要的地磁指数进行统计分析,建立了包括269个CME事件和456个CIR事件列表的数据库.采用事例分析法和时间序列叠加法分别对两类太阳活动的四个重要太阳风参数(IMF Bz、太阳风速度、太阳风质子密度、太阳风动压)和三个主要地磁指数(Dst、AE、Kp)进行统计分析,并研究了其统计特征.其次,根据Dst指数最小值确定了第23太阳活动周期内的355个孤立地磁暴事件,并以Dst指数最小值为标准将这些磁暴进一步分类为145个弱磁暴、123个中等磁暴、70个强磁暴、12个剧烈磁暴和5个巨大磁暴.最后,采用时间序列叠加法对不同强度磁暴的太阳风参数和地磁指数进行统计分析.统计分析表明,对于CME事件,Nsw/Pdyn(Nsw表示太阳风质子密度,Pdyn表示太阳风动压)线性拟合斜率一般为正;对于CIR事件,Nsw/Pdyn线性拟合斜率一般为负,这可作为辨别CME和CIR事件的一种有效方法.从平均意义上讲,相较于CIR事件,CME事件有更大的南向IMF Bz分量、太阳风动压Pdyn、AE指数、Kp指数以及更小的Dstmin.一般情况下,CME事件有更大的可能性驱动极强地磁暴.总体而言,对于不同强度的地磁暴,Dst指数的变化呈现出一定的相似性,但随着地磁暴强度的增强,Dst指数衰减的速度变快.CME和CIR事件以及其各自驱动的地磁暴事件有着很多不同,因此,需要将CME事件驱动的磁暴及CIR事件驱动的磁暴分开研究.建立CME、CIR事件及地磁暴的数据库以及获取的统计分析结果,将为深入研究地球磁层等离子体片、辐射带及环电流对太阳活动的响应特征提供有利的帮助.
关键词
太阳风
日冕物质抛射
共转相互作用区
地磁暴
统计分析
Keywords
Solar wind
Coronal mass ejection
Corotating interaction region
Geomagnetic storms
Statistical analysis
分类号
P354 [天文地球—空间物理学]
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职称材料
题名
利用多卫星观测CIR事件演变的统计分析
3
作者
王晶晶
罗冰显
刘四清
龚建村
机构
中国科学院空间科学与应用研究中心
中国科学院研究生院
出处
《空间科学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2012年第4期477-487,共11页
基金
国家重点基础研究计划项目资助(2012CB825606
2011CB811406)
文摘
根据2007—2009年STEREO-BEHIND(STB)和ACE卫星的行星际磁场和太阳风数据,基于冕洞高速流从太阳向外匀速径向传输假设,讨论了随着STB和ACE卫星与太阳之间的夹角从0°增大至70°时,冕洞发出的高速太阳风形成的相互作用区(CIR)依次扫过STB和ACE卫星的时间差特性,并统计分析了两颗卫星观测到的CIR参数的变化特征.结果显示,可以利用STB对CIR事件的观测来预测这个CIR事件到达ACE的理论时间,时间误差均值和最大值分别为0.217 d和0.952 d,时间误差的产生与STB和ACE卫星观测到的CIR速度大小的不同有关,用速度差异矫正后,时间误差的平均值和最大值可分别减小为0.194 d和0.489 d;STB和ACE卫星观测的CIR事件太阳风速度最大值的线性相关系数达到了0.84,STB和ACE卫星观测到的CIR事件对特征物理量中速度、质子温度的变化最小,而质子密度及总压力的变化最大.分析结果表明,STB和ACE卫星观测到的CIR事件有很强的相似性,STB卫星的CIR,观测可以作为ACE卫星观测CIR事件特征的参考,从而为地球空间环境扰动预报提供依据.
关键词
冕洞
共转相互作用区
(CIR)
太阳风高速流
重现性CIR
Keywords
Coronal hole, Corotating interaction region, High speed solar wind, Recurrent CIR
分类号
P353 [天文地球—空间物理学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
太阳高能粒子在行星际背景太阳风大尺度结构中的传播模拟进展
沈芳
连婉怡
陶新祎
《空间科学学报》
北大核心
2025
0
在线阅读
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职称材料
2
第23太阳活动周期太阳风参数及地磁指数的统计分析
沈晓飞
倪彬彬
顾旭东
周晨
刘勇
项正
赵正予
《地球物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015
17
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
利用多卫星观测CIR事件演变的统计分析
王晶晶
罗冰显
刘四清
龚建村
《空间科学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2012
0
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职称材料
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