行星际磁云动力学研究

The dynamical problem of the interplanetary magnetic clouds will be investigated in the solar-terrertrial cause-effect chain. Main research works cover the our topics, i.e (1) variety of the magnetic structures in the cloud's coronal initial stage, (2) interactions between the cloud and the background solar wind, (3) interaction between the cloud and the heliospheric current sheet and (4) globe response of the terrestrial space weather changes to the clouds. The basic objectives are understanding the variety of the cloud's magnetic structures, revealing a mystery whether the cloud may cross the heliospheric current sheet, suggesting a framework for the cloud's boundary layer physics and drawing the outline of the Earth space weather respondence caused by the cloud's time-dependent structures. The research will provide new knowledge for the interplanetary magnetic cloud dynamics and the earth space weather prediction.

项目把行星际磁云放在太阳/行星际/地球空间因果链中去研究有关的动力学问题，以磁重联过程研究为主线，主要研究有关磁云日冕初发阶段磁结构多样性、与行星际背景太阳风和日球电流片相互作用及其地球空间天气的全球响应变化这四个相互有机联系的科学问题。基本的科学目标是了解磁云磁结构的多样性，揭示磁云能否穿越日球电流片之谜，构建磁云边界层物理学框架和勾画行星际磁云-地球空间天气因果链物理图像。主要的创新与特色是提出从磁重联系统整体行为的全谱信号研究新观点出发，研究行星际磁重联过程中场、粒子和波信号的时序关系、空间关系和能量关系，尝试提出磁重联全息判据和勾画磁重联整体行为全息图；发展低耗散、高精度、运动介质中模拟行星际磁重联过程的数值方法，比较研究磁重联在磁云的日冕、行星际及其和地球相互作用过程中的发生条件与作用，探索磁场"重联"物理新认识的可能性。该项目将为进一步了解行星际磁云动力学提供新知识。

《行星际磁云动力学研究》重点项目主要研究: 1. 行星际磁云在日冕初发阶段磁结构的多样性探讨；2. 行星际磁云与日球电流片相互作用过程研究;3. 行星际磁云与背景太阳风相互作用的全谱信号研究；4. 行星际磁云的地球空间天气响应的全球行为研究。研究目标基本完成，取得的主要进展可概括为十个方面：1）MHD模拟研究观测数据驱动的太阳爆发多种复杂磁结构的形成和触发过程；2）太阳风磁重联湍流能量耗散具有独特的多分形特征；3）二个CME相互作用可引起动能增加的研究；4）找到行星际磁重联的动力学效应的直接证据和磁重联相关的中间激波等；5）1 AU附近小磁道量绳多起源于耀斑、且具有双向超热电子流特性的研究；6）建立了全日球层银河宇宙线传播模型，并进行了激波加速机理的研究；7）CME爆发源位置、HCS和地球的相对位置对CME的传播特征及对地效应有重要影响；8）行星际高速流中的阿尔芬波是激发重力波的一个重要驱动源；9）行星际激波到达时间的预报优于国际同类模型的研究；10）白光日球成像仪可用于黄道面外行星际扰动从日冕源区追踪至全日球发展的研究。. 项目执行期间发表72篇，其中SCI论文63篇，Nature子刊系列4篇，AGU系列18篇，APJ系列25篇。奖励方面，江朝伟获美国AGU青年科学家Basu奖（2015）；冯恒强获河南省人民政府科技进步二等奖（2014）。