漂移壳追踪方法与内辐射带的长期变化

地磁场的长期变化如何改变辐射带结构，如何在当前年代下恰当地使用AE－8／AP－8模型，目前国内外对此问题存在着很大的争议．我们在物理分析的基础上给出了当前年代下使用辐射带模型AP－8的漂移壳追踪方法DSTM（DriftShellThacingMethod）．计算结果表明地磁场的长期变化对内辐射带的通量分布有着显著的影响．30－40年来，南大西洋通量异常区中心位置向西和向北发生偏移，高粒子辐射区域的范围扩大．在辐射带内边缘，由于漂移壳偏移，造成辐射强度显著改变，同一空间点的通量值最多可相差到3－4个数量级．

磁扰期间的三维漂移壳分离

基于磁层粒子动力学理论,首先对比了计算漂移壳分离的引导中心法和磁力线追踪法,计算表明两种方法的计算结果一致.然后分别采用T89c和T96磁层磁场模式,用磁力线追踪法数值计算了不同初始位置(≤9R_e)、不同初始投掷角、不同K_p指数和不同太阳风压力下,带电粒子的漂移壳分离.计算结果揭示了漂移壳分离随初始位置、投掷角、K_p指数和太阳风压力的变化.其具体特征如下.(1)随着径向距离的增大,漂移壳分离效应愈加显著,由正午出发的粒子将被稳定捕获,而午夜出发的径向距离≥7R_e的部分大投掷角粒子将沿磁层顶逃逸.(2)正午出发的粒子,漂移到午夜时其漂移壳随投掷角减小向外排列;午夜出发的粒子,漂移到正午时其漂移壳随投掷角增大排列;90°投掷角粒子在磁赤道面的漂移壳沿着磁场等值线排列.(3)漂移壳分离随K_p指数和太阳风压力增大变得显著,且随这两种扰动参数的变化特征和趋势是基本相似的.

动态地球磁层的时空剖分编码

动态地球磁层时空剖分模型借鉴了广泛应用于地学大数据的地球格网模型思想,实现了面向地球磁层的动态、非规则化物理空间的多层级剖分,且剖分格网形变稳定,可以实现一定范围内地球磁层时空特性的形式化。在此基础上,对剖分得到的时空格网进行编码表达,以便于计算机存储和处理,这是构建地球磁层大规模观测数据统一管理基础时空框架的另一个关键问题。由于地球磁层特殊的时空特性,经典、单一思路的地学编码方案较难完整地反映格网间的时空关系,因此难以支持格网间的基础时空关系计算。本文融合了整数坐标编码与Morton曲线编码的基本思路,实现了对漂移壳剖分格网的高效编码方案设计,完成了动态地球磁层的时空框架构建,从而为地磁数据的高效组织和处理奠定了基础。实验证明,本文提出的编码方案编码效率较高,且可以支持高效的相邻关系计算,为动态地球磁层多源、多层级、异构的大规模观测数据的组织与计算提供了一种解决方案。

太阳宁静条件下“资源一号”卫星星内粒子探测器数据分析

在目前有关地球辐射带的背景知识和基本理论基础上，对“资源一号”卫星星内粒子探测器对高能粒子的探测结果进行了分析．证明探测结果基本反映了辐射带在近地空间的结构分布．3年多的连续观测资料的统计分析表明，在太阳及行星际条件相对平静的情况下，在800km高度的太阳同步轨道上，高能粒子主要集中在3个区域：南纬40°-80°之间的南极光带，北纬40°-80°之间的北极光带和范围从东经20°至西经100°，北纬10°到南纬60°的南大西洋地磁异常区，这是就全球的地理纬度而言，每个经度上高能粒子分布的纬度跨度并没有这么宽，基本上沿地磁纬度60°分布．在不同区域出现高能粒子的种类，计数率的分布有所不同．在南大西洋异常区可同时观测到高能电子和质子，它们应当来源于内辐射带；在两极极光带通常宁静条件下只观测到高能电子，且其分布特征上具有南北两极记数率的不对称性和经度不对称性．根据辐射带基本理论，计算了同一个漂移壳上带电粒子在南北半球磁镜点的反射高度并且据此解释了高能粒子计数率南北两极不对称性和经度不对称性．

内辐射带南大西洋异常区“空间气候”研究

提出了估算内辐射带低高度辐射强度的漂移壳追踪法(DSTM). 用DSTM研究了南大西洋异常区(SAA)的辐射带结构. 计算表明, 经过30多年的长期变化, SAA区漂移壳下沉约200 km, 质子和电子的辐射通量明显增强.