暴时太阳风-磁层-电离层耦合的能量学特征

Using the space-based and ground-based observations at home and abroad, we will statistically survey all the magnetic storms since 1995, study the energy transmission, conversion, dissipation and budget of the solar wind energy flow in the Magnetoshpere-Iononsphere system, and obtain the energetics characteristics of the Solar Wind-Magnetoshphere-Ionosphere couling for different magnetic storm phases (such as the initial phase, main phase and recovery phase). Meanwhile, we will numerically simulate such enenrgy coupling progresses by using the global 3D PPMLR-MHD model, and develop an empirical model of energy coupling correlated to the solar wind parameters, which is suitable for extreme interplanetary conditions. This study can lay a solid foundation for developing an complete relationship between the energy coupling and interplanetary conditions.

利用国内外天基和地基观测，统计分析自1995年以来的磁暴事件，考察太阳风能流在磁层-电离层系统中的传输、转化、耗散以及收支情况，揭示磁暴不同发展阶段（初相、主相、恢复相）太阳风-磁层-电离层系统耦合的能量学定量特征及其与磁暴强度的关系；同时利用全球三维PPMLR-MHD模型对该能量耦合过程进行数值模拟，建立一个适用于极端行星际条件的能量耦合与太阳风参量的关系模型，为建立起"全"行星际条件下的能量耦合关系打下基础。

太阳风能流与磁层-电离层系统的耦合是日地物理的关键问题之一。现阶段，仅凭远离关键作用区的地面观测和空间中有限的几颗卫星很难对磁层系统中的能量输入和耗散过程进行真正意义上的定量监测。我们统计分析了暴时太阳风-磁层-电离层系统的能量学定量特征，发现了亚暴强度与太阳风电场线性相关但与增长相期间太阳风进入到磁层的能量总量基本无关；同时，我们利用全球三维PPMLR-MHD模型对该能量耦合过程进行了大量的数值模拟（包括超级磁暴），发现了磁场时钟角对太阳风能流输入的调制不变性，并建立了一个适用于极端行星际条件的"全"行星际条件下的能量耦合关系模型，为定量评估太阳风能量进入地球空间提供了强有力的工具。