强磁暴期间辐射带与等离子体层边界层耦合过程的研究

强磁暴是最严重的空间天气现象。辐射带和等离子体层边界层极为显著的扭曲变形是地球内磁层对超强磁暴响应的主要特征之一。根据多颗卫星的观测数据以及大量行星际和地磁资料，研究自2001以来发生的强磁暴事件；确立不同太阳风和行星际条件下的超强磁暴导致的辐射带和等离子体层边界层时空变化的特征。利用THEMIS、IMAGE、DSP、CLUSTER以及SAMPEX卫星的数据, 系统研究强磁暴期间外辐射带的内外边界相对于等离子体层边界层的位置，并确立二者之间的定量关系。初步揭示和确立等离子体边界层对于对辐射带高能粒子分布和动力学行为影响。主要研究等离子体层边界层附近各类波动（主要是ULF波）对辐射带粒子的加速与损失过程的贡献。通过对辐射带和等离子体层边界层耦合过程的研究，可以为研究强磁暴期间内磁层的动力学过程提供一个突破口。

根据大量行星际和地磁资料，研究了2001以来的强磁暴事件。对每个事件进行个例分析，分辨强磁暴事件所对应的太阳风和行星际条件的异同。同时对2003年10月”Hollowe’en storm” 事件和11月的特大磁暴期间辐射带和等离子体边界层的位置和结构随时间和空间的变化进行了研究。结合IMAGE卫星上的EUV和RPI 仪器确定磁暴期间等离子体层边界层的位置。结合THEMIS 、CLUSTER和SAMPEX卫星上的高能粒子的观测数据确定外辐射带的内外边界。系统研究强磁暴期间外辐射带的内边界相对于等离子体层边界层的位置，确立了辐射带的内外边界与等离子体层边界层位置之间的定量关系。此外我们还利用THEMIS卫星上的磁场和电场数据研究了等离子体边界层附近的ULF波分布特征以及对于辐射带能量粒子分布的影响，并确定了利用ULF波频率变化的特征来判断等离子层边界层位置的方法。