亚暴期间亚极光区极化流的观测与数值模拟研究

利用电离层、磁尾区域卫星和地面雷达站的协同观测，结合数值模拟，研究亚暴期间亚极光区极化流（SAPS）的空间结构、时间演化及其形成机制。具体包括：分析获得亚暴期间SAPS特征参数（位置、幅度及发生频率）的长期和季节变化特征，理解SAPS随亚暴发展的演化过程，确定亚暴脉动电场和对流电场对于形成亚极光区极化流的相对重要性；弄清亚暴磁尾动力学过程（如脉动电场加速和驱动等离子片粒子入射等）与亚极光区极化流形成的联系，这有助于我们深入理解内磁层-电离层的粒子、动量和能量耦合过程；改进和完善已有的内磁层-电离层模式，使其能正确模拟亚暴期间亚极光区电离层电场结构，以增强我们对内磁层电场的模式化和预报能力。

利用顶部电离层DMSP卫星观测数据分析了亚极光区极化流（SAPS）发生率随季节和世界时的变化规律，比较了亚暴、对流电场、电离层电导率对SAPS影响的相对重要性；研究了磁暴和非磁暴期间SAPS发生时间与亚暴相的关系，SAPS发生位置和速度大小随亚暴相发展的时间演化过程；协同内磁层区域Cluster卫星分析了非磁暴期间发生在亚暴期间的SAPS事件；利用RAM模型对亚暴期间发生的SAPS事件进行模拟，并与观测值进行了对比，讨论了模型不足之处，并提出改进方法；对SAPS期间电离层-磁层昏侧-子夜前亚极光区电势随磁纬和磁地方时的空间分布进行了经验建模；提出一种新的极光椭圆极侧边界处等离子体高速流的产生机制，并利用数值模拟和观测数据进行了验证；统计学研究了SAPS对热层中性风的影响及其随季节变化的规律，定量得到SAPS离子通量与热层纬向风的关系，探讨了两者关系全球不对称性的原因；分析了SAPS对电离层等离子体上行的季节影响，讨论了亚极光区等离子体上行的触发机制，该研究对于深入认识内磁层-电离层-热层耦合过程具有重要的意义。