电离层等效电流体系对行星际扰动的响应

Based on the global MHD simulation and the geomagnetic observations from ground stations, this study analyzes the evolution of the ionospheric equivalent current systems (ECS) in response to different interplanetary disturbances. By systematically designing and calculating a series of numerical cases, we study the spatial and temporal development of the ionospheric ECS in response to interplanetary disturbances which brings about sudden enhancement of the solar wind dynamic pressure, such as the shocks and tangential discontinuities; find out the key parameter(s) affecting the ECS variations; and develop an empirical model between the key parameter(s) and the ECS responses. Moreover, we will perform a statistical survey as well as the case study of the real-time ECS responses in observational events in order to verify the MHD simulation results.

基于全球MHD数值模拟和地面台站地磁观测数据，本项目针对不同行星际扰动作用下电离层等效电流体系(ECS)的时空演化过程及其变化规律开展模拟和观测研究。通过系统设计并计算一系列模拟算例，研究在激波和切向间断等太阳风动压增强的行星际扰动作用下电离层ECS的时空演化过程，揭示影响ECS响应特点的主要太阳风参数；获得该参数变化与ECS响应之间的定量关系模式。并结合实际观测数据，对ECS实时响应图像进行统计和典型个例分析，与模拟规律进行比较。

太阳风结构与地球磁层-电离层系统的耦合是日地物理的关键问题之一。目前对于该耦合系统的研究多限于分析有限几颗卫星或观测台站的就地探测数据，很难给出整个响应过程的因果关系和大尺度演化规律。我们采用国内自主研发的全球三维磁流体力学（MHD）模拟程序，从整体上分析行星际激波作用下日地空间内多个系统的时序响应过程，发现了激波作用下，磁层、电离层和地表磁场的链式响应规律。此外，我们还协助中科院科学家，与欧空局共同提出了针对磁层-电离层系统进行成像探测的太阳风-磁层相互作用全景成像卫星（SMILE）计划，并为保证该计划的顺利实施我们开展了前期模拟仿真工作，给出了磁层顶时变结构的X射线成像模拟图。从而为研究太阳风-磁层-电离层系统的全局特性打下基础。