日侧弥散极光特性及其物理机制研究

Diffuse aurora often present at the low-latitude region on the midnight-midday sector. Half total energy entered into polar region is closely related with diffuse aurora. Because the capability limitation of observing instruments, most previous investigation were focused on the nightside diffuse aurora. Based on the long-term observation at Chinese Yellow River Station (YRS) in Arctic, we find there are a wide variety of diffuse auroras on the prenoon oval. In this project, therefore, we will study the dayside diffuse aurora combining the long-term optical observation at YRS, radar observation, and satellites detacting. The research contents include studying the morphology and classification of dayside diffuse aurora in different MLT sectors、solar wind and IMF conditions; comparing the difference between dayside and nightside auroras, and researching the relationship related to solar and geomagnetic activities; studying the particles origins though combing the satellites observations in magnetosphere and ionosphere, and analyzing the effect of magnetosphere substorm.

弥散极光一般出现在磁地方时午夜-正午的极光卵低纬侧。在输入到极区的极光总能量中一半以上与弥散极光有关。受观测条件所限，以往弥散极光研究主要针对夜侧展开。基于黄河站长期连续观测，我们发现在日侧扇区亦存在有非常丰富的弥散极光。本项目拟充分发挥中国北极黄河站在日侧极光观测上的地理优势，利用长期连续观测数据，结合雷达和卫星观测，对日侧弥散极光展开系统研究。将统计研究在不同MLT、不同太阳风、行星际磁场条件下日侧弥散极光的形态及分类；对比日侧、夜侧弥散极光的差别，讨论其随太阳活动、地磁活动的变化关系；联合磁层、电离层卫星观测，分析日侧弥散极光的粒子源区，以及磁层亚暴在日侧弥散极光产生中的作用。

受观测条件所限，以往针对弥散极光的研究主要集中在夜侧，缺乏对日侧弥散极光的系统研究。在本项目支持下，项目组成员围绕日侧弥散极光，取得了多项创新性研究成果，部分成果处国际领先水平。. 首先，利用黄河站极光观测首次完成对日侧弥散极光的系统研究，对日侧弥散极光进行了分类和统计研究。在此基础上发现并定义了一种新型极光结构——喉区极光。该成果[Han et al., 2015]被美国《地球物理学报》（JGR）选为2015年第9期封面文章，并受到国际同行的高度评价。. 随后，针对喉区极光展开详细研究，确定了产生喉区极光的粒子来源于磁鞘[Han et al., 2016]；详细研究了喉区极光的动态特征[Chen et al., 2017]及观测统计特征 [Han et al., 2017a]。其中，喉区极光统计结果表明其产生过程极可能是磁鞘中局地产生的高速流与磁层顶作用的结果。该成果再次被JGR选为2017年第2期封面文章。. 近期，Han et al. [2017b]又发现在磁正午附近存在两种动态特征明显不同的弥散极光，利用最新MMS卫星和地面联合观测数据，确定了其中一种的产生与磁层内冷等离子体有关，而另一种与从磁鞘渗透进入磁层的相对较冷的等离子体相关。. 综上所述，在本项目支持下，我们的研究极大地拓展和加深了人们对日侧弥散极光认知。