太阳风动压突变导致磁层涡旋、波动及极光变化的观测研究

Solar wind dynamic pressure change is one of the important ways for the solar wind energy transport into the magnetosphere. However, there are few observations on the pressure change induced vortex and waves and it is controversial on how it causes the global effects. Based on our previous work, we propose to detect the dayside vortices that are caused by pressure increase, investigate its generated current system and its relationship to the ionospheric TCVs, analyze the aurora that could be related to vortex and wave induced by the pressure increase, and observe the possible magnetospheric vortices and waves that are caused by the pressure decrease and their relationship to the aurora variation. We hope to give a global 3D picture of the solar wind dynamic pressure change influence on the near earth space.

太阳风动压突变所导致的磁层的一系列变化，是太阳风能量输入磁层的一种重要方式，过去限于观测手段，动压突变在磁层引起涡旋和波动的局地观测却不多，而且在它们如何激发全球效应的问题上，也仍然存在很多争议。本项目拟在我们前期工作的基础上，观测太阳风动压突增在磁层向阳面引起的涡旋，并探索其产生的电流系统和电离层瞬时涡旋(TCV)的关联；分析太阳风动压突增导致的涡旋和波动与极光活动的可能关系；观测太阳风动压突降可能导致的磁层涡旋及超低频波，并研究它们对极光变化的可能影响。本工作有望从磁层涡旋、波动和全球电流体系的几个观测视角，给出太阳风动压突增和突减对近地空间系统影响的三维图像，在太阳风向磁层输入能量的研究方面做出一定的贡献。

本项目主题是太阳风能量入侵地球的一些表现形式，我们对太阳风动压突变导致的磁层涡旋、波动及极光变化进行了研究。此外，对于近地太阳风里面的磁结构，例如磁洞和热流异常结构等性质和动压变化及其对磁层的影响也开始了研究，为下一步研究它们对磁层的更多影响提供了基础。代表成果为首次观测到太阳风动压负脉冲在磁尾引起的涡旋，发现太阳风动压突然增加引起地磁场的瞬时扰动和电离层TCV，揭示了太阳风动压负脉冲对日侧磁层超低频波动频率的调制，还发现局地的动压扰动，即地球前兆激波区瞬态扰动导致磁层电离层局地超低频脉动，研究了地球磁层边界波动和涡旋并入选美国地球物理学会亮点。项目执行期间，标注本项目发表和接受22篇SCI论文，其中一作/通讯SCI文章19篇，共有18篇发表在Space science review、JGR、GRL等两个业内重要刊物上。在本项目支持下，培养博士毕业生1名，硕士毕业生3名。