日侧极光粒子沉降的能谱特征研究

利用中国北极黄河站和南极中山站日侧极光观测上的地理优势及其十多年的连续多波段观测数据，发展出适合两站极光光学设备的沉降电子能谱计算方法；联合多波段地面极光观测、DMSP/REIMEI卫星的粒子沉降探测，系统研究日侧极光的粒子沉降的能谱特征，寻找典型日侧极光形态所对应的粒子沉降能谱的空间分布、空间结构、时间频率类型，反演典型日侧极光对应的空间电场结构，探索日侧极光粒子沉降的过程以及日侧极光的形成机制。

利用中国北极黄河站日侧极光观测上的地理优势及其多年的连续多波段观测数据，发展出适合两站极光光学设备的沉降电子能谱计算方法。.提出了基于局部二元模式（LBP）纹理特征描述的极光图像表征方法，然后又通过分块计算LBP编码直方图的方法来描述极光图像的形态信息。利用该分类器以及有监督的图像自动识别方法，统计了2004-2009年度的黄河站日侧极光观测数据4类典型日侧极光形态的发生率分布。统计结果显示，各类极光的发生率峰值区域与极光强度的综观结果划分的极光活动区存在着很好的对应。.利用北极黄河站的全天空多波段极光观测，获得日侧极光在557.7和630.0nm波段上的平均强度的综观分布特征。结果显示日侧极光卵可以划分成5个极光活动区：晨侧(Da,06:00-07:30 MLT)和昏侧(Du,15:30-17:00 MLT)的绿色极光扇区，午前(W, 07:30-10:00 MLT)和午后(H, 13：00-15:30 MLT)557.7和630.0nm极光激发峰值区，正午(M,10:00-13:00)绿色极光激发间隙区。利用磁层模型，通过磁力线追踪，确认日侧极光活动区对应的磁层边界层源区：极光卵午前0900MLT“warm spot”和午后1500MLT“hot spot”区域分别对应着磁层边界层午前/午后扇区，而极光卵0630MLT和1600MLT极光活动区分别对应着晨侧和昏侧磁层边界层区域。.研究发现行星际空间环境对各个极光活动区日侧极光激发具有明显的调制作用：1）日侧630.0nm极光强度对Kan-Lee电场的增强而增强，并且日侧09MLT和15MLT区域内,红色极光在行星际时钟角90°和270°时出现激发峰值，而10-13MLT扇区的红色极光主要在90-270°之间激发。这分别与午前/午后高纬磁层顶发生的反平行重联过程以及日下点分量磁重联过程有关。2）半球间电场（Ez=By×Vsw）产生的上行场向电流对午后1530-1700MLT扇区的557.7nm极光的激发强度具有调制作用，当By是昏晨向时，极光强度随Ez的增强而增强。此外半球间电场能对正午的cusp-mantle电流体系具有调制作用，导致正午630.0nm极光激发强度随|Ez|的增强而增强。