底部边界时变的三维非对称太阳风背景模拟研究

背景太阳风三维非对称结构对灾害性空间天气事件的传播和效应具有重要影响，因此尽可能实时地预测背景太阳风参数具有很大的理论研究和实际应用价值，但是目前的背景太阳风模型少有随着模拟的推进而实时更新底部边界条件的。本项目拟用SOHO/LASCO C2、MK IV 以及STEREO/ COR1 的日冕偏振亮度观测，反演出日冕等离子体密度，以SOHO/MDI或者SDO/HMI的 磁场观测概图反演全球磁场，进而用WSA模型得到速度分布；以反演的参数作为初边值条件，在从太阳表面到40 个太阳半径的范围内，采用磁流体力学（MHD）模型对背景太阳风三维非对称结构进行模拟研究，模拟的每一步，根据观测实时更新底部边界条件；在40Rs 之外采用守恒或经验关系外推行星际空间太阳风参数,并与实地观测结果进行对比研究，然后对模型加以改进。尝试近实时地预测行星际空间背景太阳风，研究背景太阳风在不同太阳活动位相的特征和演化。

本项目发展了根据观测自洽实时地更新三维日冕和太阳风MHD模拟的底部边界条件的算法；基于每日更新的WSO 磁场观测或者考虑了子午面流动、太阳较差自传以及超米粒扩散的时变太阳磁场通量传输模型，建立了数据驱动的时变背景太阳风模式，并以观测为基础，在1—27Rs 范围内研究了单个和多个卡林顿自转周的太阳风背景的连续变化。为了缩短新发展模型的计算时间，本项目还参加了重叠网格系统下SIP-CESE模式的网格自适应剖分(AMR)的实现研究以及太阳风背景CPU/GPU快捷数值模式的研制工作。