太阳高能粒子(SEP)的磁流体与粒子三维混合建模研究

太阳高能粒子（SEP）可以在很短时间内到达地球，对卫星通讯导航等方面有很大的影响，因此SEP数值预报研究在空间天气预报研究中占有很重要的地位。目前国内外对SEP事件的MHD数值模拟研究尚处于起步阶段，三维MHD模式能够反应CME/激波的主要演化特征及动力学过程，将三维MHD模型与粒子模型相结合进行混合模拟，相信可以促进SEP事件研究的发展。本研究利用已有的三维异步并行MHD模式，建立从太阳表面直至地球轨道附近的磁流体与粒子混合模拟的三维时变数值模式，以便处理SEP事件研究中所涉及的时变复杂背景太阳风、CME扰动以及粒子传输等问题，开展典型CME及大SEP事件研究，并与相关观测进行比较，以提高对SEP事件的预报能力，为空间灾害性天气因果链模式和预报方法研究提供基础。

太阳高能粒子（SEP）可以在很短时间内到达地球，对卫星通讯导航等方面有很大的影响。目前国内外对SEP 事件的MHD 数值模拟研究尚处于起步阶段，三维MHD 模式能够反应CME/激波的主要演化特征及动力学过程，将三维MHD 模型与粒子模型相结合进行混合模拟，相信可以促进SEP事件研究的发展。本研究建立了以观测基础的三维太阳风模式的自洽初边值条件，并在此基础上改进了原有的三维时变COIN-MHD区域组合模式，以便处理SEP 事件研究中所涉及的时变复杂背景太阳风、CME 扰动及激波加速等问题，采用该模式对典型灾害性空间天气事件的传播过程进行数值模拟，并对磁流体-粒子混合模拟中的关键点——激波特征点(cobpoint)进行三维模拟研究，得到激波上下游速度、磁场以及Theta_Bn等用于SEP模拟中的关键参数的传播演化过程。研究了两个CME相互作用事件的传播、加速及CME之间动量能量的相互转换，而多个CME相互作用被认为是大的SEP事件的主要起源，因此这部分研究对于进一步利用磁流体-粒子混合模型模拟SEP加速是非常重要的。此外，我们还开发了各向异性激波加速模式，能成功的解释终止激波粒子的所有观测特性，证实了各向异性激波加速理论的可行性和优越性，这为采用各向异性激波加速模式研究CME 驱动激波对SEP加速提供了方向性保障。接下来的一两年内，我们拟继续建立三维磁流体-粒子混合模型并进行典型CME 及大SEP 事件的研究，并与相关观测进行比较，以提高对SEP 事件的预报能力，为空间灾害性天气因果链模式和预报方法研究提供基础。