极端行星际条件下的磁层－电离层系统响应过程的数值模拟研究

项目利用L1-磁层-电离层数值模式研究极端行星际条件下的磁层－电离层系统响应过程，由于极端行星际条件的事件很少，仅从观测数据出发很难系统研究其地球空间响应的规律性，数值模拟则提供了进行数值试验的可能性，根据全球三维数值模拟，深入了解磁层－电离层系统对极端行星际条件响应的动力学过程，对极端太阳风动压条件下的弓激波、磁层顶位置，极端太阳风动压变化条件下的磁层的全球（特别是同步轨道）磁场与地面磁场的响应，及其与磁层－电离层电流体系变化的关系，极端行星际南向磁场条件下的越极电位的响应及其与重联电压的关系等进行系统研究，并结合典型空间天气事件，总结磁层－电离层响应的经验规律，扩展相关预报模式的应用范围。

项目利用全球三维磁层数值模型研究磁层－电离层系统对极端行星际条件响应的动力学过程：基于极端行星际条件下的全球MHD数值模拟磁层数据库，提出了新的极端行星际条件下的三维非对称磁层顶位形模型，通过对2010年8月1日的太阳风暴事件进行数值模拟验证后发现, 该模型能更好地描述极端行星际条件下的三维磁层顶位形，可以为极端行星际条件下的磁层顶位形预报提供参考；通过多组数值模拟结果的分析，我们发现虽然太阳风动压Dp和行星际磁场南北分量Bz是影响磁层顶位形的主要因素，但是行星际电场IEF对磁层顶位形的影响也很大，我们定量给出了行星际电场对磁层顶影响的全球数值模拟结果，为今后的磁层顶模型中考虑行星际电场IEF的作用奠定了科学基础。此外，我们还分析地球同步轨道磁场对太阳风动压快速增强事件的响应；利用全球PPMLR-MHD模型计算亚暴事件的等效电流体系与地磁感应电流的模拟计算，所以这些都增加了我们对空间天气连锁变化过程的新认识。