极区电离层O+上行的时空分布: 平静期FAST卫星观测

分析FAST卫星能量离子测量数据, 首次得到2000~4200 km高度范围平静期电离层O+上行的时空分布图像. 结果表明, 磁正午前的极尖/极隙区是低能O+上行发生最频繁的区域; 黎明前等离子体对流的低纬边界区域是高能O+上行发生率最高区. 无论能量高低, 在平静极光椭圆边界之外的较低纬度宽阔时区上存在较频繁的O+上行. 午夜前21:00~22:00 MLT极光椭圆带的上行O+携有较强的能通量, 其中高能O+在靠近极盖边界处上行能通量特别强. 在所分析的2000~4200 km高度范围, 上行O+离子锥发生率显著高于离子束; 离子束在3000 km高度以下极少出现, 而离子锥较均匀地在各高度都有发生.     

利用NARX神经网络由IMF与太阳风预测暴时SYM-H指数

SYM-H是一个重要的空间天气指数, 它与Dst指数相似, 是磁暴强度的表征, 但SYM-H具有更高的时间分辨率. 本文发展了一种具有输出时延反馈的非线性自回归神经网络(NARX)预测模式, 由太阳风和IMF参数预测暴时SYM-H指数的变化. 与BP网络和Elman网络相比, 预测效果显著改善. 用15个强磁暴(含5个Minimal SYM-H <-200 nT的超强磁暴)进行检验, 预测与实测SYM-H指数的相关系数总体达到0.91; 对于5个超强磁暴, 相关系数最低为0.91, 相应的磁暴为2001年3月最小SYM-H达-434 nT的磁暴, 对两个SYM-H小于-300 nT的磁暴预测相关系数分别达0.93和0.96. 在NARX网络中将适当长度(约120 min)的SYM-H指数输出, 反馈给网络外部输入, 即输入中包含环电流内部准实时与历史状态信息, 是使模式预测能力在已有基础上得以大大提高的关键; 说明除了行星际的直接驱动之外, 环电流自身状态对磁暴的发展变化, 特别是对于恢复相过程有重要作用, 在利用神经网络对环电流指数进行预测时必须恰当地加以考虑.     

强磁暴期间场向电流分布及其对行星际条件的响应:CHAMP卫星观测

利用CHAMP卫星磁场测量数据, 研究2003年11月超强磁暴期间顶部电离层全球大尺度场向电流分布特征及行星际条件的控制作用. 结果表明: (1) 磁暴期间场向电流密度比平静期大大增强, 昼与夜及冬与夏半球不对称; (2) 发现沿纬度积分的场向电流密度主要受太阳风动力学压强而不是行星际磁场的控制; (3) 磁暴期间场向电流低纬边界向赤道扩展, 最低可达45°MLat; 向阳侧此扩展直接受南向行星际磁场Bz的控制, 相应的行星际-磁层-电离层作用时间尺度约25 min; 当南向IMF B_z小于&#8722;30 nT时, 场向电流朝赤道的扩展出现非线性饱和; 而在背阳侧, 这一扩展及恢复, 比行星际参数的变化滞后约3 h, 但与表征磁层环电流的Sym-H指数几乎同步变化; (4) 磁暴主相期间, 背阳侧强场向电流纬度分布范围达25°以上, 并出现多达10片以上的多电流片结构.