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《中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心)》 2009年
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行星际扰动对地磁暴发展的影响研究

佟亚男  
【摘要】: 地磁暴是全球范围内的剧烈扰动,是空间天气中一种非常重要的现象,是日地能量耦合链中的重要一环。地磁扰动对天基、地基技术系统,特别是对卫星通讯、导航、电力系统、输油管道等产生严重影响。因此,地磁暴的研究不仅具有很高的学术价值,而且还有很重要的现实意义。 本文主要基于WIND和ACE卫星的行星际磁场和太阳风观测数据,以分析观测资料为主,从个例分析和统计分析角度出发,主要对第23太阳活动周不同强度、不同发展阶数地磁暴的行星际源进行了研究,为预报员预测地磁扰动的强弱及其持续时间提供更多的线索,同时为完善统计预报模式奠定基础。 本文利用数值模拟的方法,模拟研究了行星际激波与共转高速流在不同条件下的传播过程,定性分析了它们之间的相互作用对扰动到达地球时间的影响,为预测扰动到达地球时间提供参考依据。本文的主要工作概括如下: 1.中等强度地磁暴行星际源的统计研究。对第23太阳活动周发生的183次中等强度地磁暴(-100nTDst≤-50nT)的年分布状况、引起中等磁暴的行星际源、以及不同行星际结构在太阳活动周中的分布特征作了统计分析,并与强磁暴行星际源的分布状况做了对比。重点研究了共转相互作用区(CIR)与行星际日冕物质抛射(ICME)、磁云(MC)与非磁云结构ICME,以及与鞘区磁场相关的行星际结构和ICME本体单独作用在中等强度地磁暴中的相对重要性。 2.多阶强磁暴行星际起因的研究。对1998-2005年发生的42起多阶强磁暴(主相为二阶及二阶以上)进行了分析,分析结果表明:引起多阶磁暴的行星际结构是极其复杂和多样的,磁暴主相的多阶发展与间歇式的行星际磁场南向分量Bz结构密切相关,其中“鞘区与ICME共同作用”和“扰动的行星际磁场南向分量”是引起多阶磁暴最重要的原因。多阶强磁暴与一阶强磁暴的持续时间和强度的对比结果表明,磁暴主相的多阶发展对磁暴强度的增强有一定影响,但对主相持续时间的影响更显著。 3.细致分析了磁云磁场结构对磁暴主相多阶发展的影响。利用1997-2007年间Wind和ACE卫星观测到的71个由磁云引起的中强磁暴(Dst*≤-50nT),对磁暴主相的多阶发展(主相为二阶及二阶以上)与磁云磁场结构的关系进行了统计分析,找出能够引起磁暴主相多阶发展的磁云磁场结构类型,并重点研究了不同类型的磁云磁场结构在磁暴主相多阶发展中的相对重要性。统计结果表明:鞘区磁场单独作用、不同类型磁云(包括SN、S和NS型)单独作用、以及鞘区与不同类型磁云共同作用(包括Sheath+SN、Sheath+S和Sheath+NS)都可能引起磁暴主相的多阶发展;一阶磁暴主要由鞘区磁场单独作用和磁云本体单独作用引起,而在多阶磁暴中,有大约2/3为鞘区磁场与磁云本体共同作用引起,有近1/3为鞘区磁场单独作用和磁云本体单独作用引起。 4.用三维运动学模型模拟研究行星际激波与共转高速流的相互作用。利用三维运动学HAF模型,模拟了行星际激波和共转高速流(CHSS)在行星际空间的传播过程。通过模拟行星际激波与CHSS相互作用在行星际的传播过程,研究了相互作用对CHSS到达地球时间的影响,以及对行星际激波的传播和激波形态的影响。模拟结果表明: (1)行星际激波与CHSS相互作对彼此到达地球时间都有影响;(2)有激波条件下的CHSS到达地球时间更早,且CHSS到达地球时间与驱动激波的耀斑的强度以及扰动源区的位置有关,耀斑的强度越大、扰动源区与CHSS前的电流片的经度距离越近,则CHSS到达地球时间也越早;(3)激波在以CHSS为背景的太阳风中传播得更快,但激波与CHSS的相互作用对激波到达地球时间的影响远没有对CHSS到达地球时间的影响大;(4)当耀斑位于CHSS前电流片的东边时,耀斑驱动的激波与CHSS相互作用可能会使激波形态发生改变,呈双峰结构。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:P353

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 刘连光;杜冠男;王开让;;地磁感应电流水平与行星际扰动的关系分析[J];科学技术与工程;2013年20期
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1 邹自明;太阳风扰动的地磁响应与空间环境应用模式集成[D];中国科学技术大学;2014年
【参考文献】
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1 刘四清,魏奉思,赵寄昆,陈合宏,孙炜,AkasofuS.I.;用三维运动学模式研究太阳暗条消失与行星际扰动[J];地球物理学报;1998年06期
2 传兵,赵寄昆,陈合宏,李毅,王水,孙纬,Akasofu S.I.;运用三维运动学模型对行星际磁场南北分量的预测[J];地球物理学报;2002年06期
3 汪毓明,叶品中,王水;特大地磁暴的一种行星际源:多重磁云[J];地球物理学报;2004年03期
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5 张继春,田剑华,濮祖荫;行星际电场与Dst指数[J];空间科学学报;2001年04期
6 赵明现;乐贵明;刘玉洁;;行星际扰动与不同级别磁暴强度关系的研究[J];空间科学学报;2006年06期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 王水;魏奉思;;中国空间天气研究进展[J];地球物理学进展;2007年04期
4 曲维政;赵进平;黄菲;杨亮;何晖;邓声贵;丁星云;;高空大气涛动现象与太阳活动的联系[J];地球物理学进展;2007年04期
5 曲维政;秦婷;邓声贵;杜凌;;太阳黑子磁场极性指数时间序列[J];地球物理学进展;2008年06期
6 王家龙;日地系统学中的太阳活动研究(Ⅱ)爆发型太阳活动──太阳耀斑[J];地球物理学进展;1995年01期
7 周晓燕,孙炜,朱岗崑,S.-I.Akasofu;1972年8月事件期间四个耀斑引起的日球层扰动的模拟研究[J];地球物理学报;1988年04期
8 魏奉思,张剑虹,黄岁平;在耀斑-电流片坐标系中——研究耀斑-激波的传播特性(Ⅰ)[J];地球物理学报;1990年02期
9 魏奉思,刘四清,张剑虹;在耀斑-日球电流片坐标系中——研究耀斑-激波相应地磁扰动的分布特征(Ⅱ)[J];地球物理学报;1991年02期
10 胡友秋;我国近年来太阳大气和行星际动力学研究的进展[J];地球物理学报;1997年S1期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 ;A study on the nighttime midlatitude ionospheric trough[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
2 罗浩;陈耿雄;杜爱民;孙炜;徐文耀;张莹;赵旭东;王源;;耀斑引发的激波初始速度对激波到达时间预测的影响[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
3 张建国;熊建林;张洪峰;;空间高能带电粒子对航空器的内部充电的形成机制和预防措施[A];经济发展方式转变与自主创新——第十二届中国科学技术协会年会(第二卷)[C];2010年
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5 Roderick A.Heelis;;Response of the topside ionosphere to recurrent geomagnetic activity[A];中国科学院地质与地球物理研究所第十届(2010年度)学术年会论文集(下)[C];2011年
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8 王水;魏奉思;;中国空间天气研究进展[A];纪念中国地球物理学会成立60周年专辑[C];2007年
9 范启雄;张金城;刘菲;;军事空间环境探测技术及其设备研究[A];国家安全地球物理丛书(五)——地球物理与海洋安全[C];2009年
10 王传兵;潘宗浩;薛向辉;;CME传播时间的运动学预测[A];中国气象学会2007年年会空间天气科技成果向业务应用的转化分会场论文集[C];2007年
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1 桂彬;日冕物质抛射在太阳大气中的运动学研究[D];中国科学技术大学;2011年
2 陈彩霞;基于源区位置统计结果的日冕物质抛射观测特征研究[D];中国科学技术大学;2011年
3 杨忠炜;非稳态垂直无碰撞激波中的粒子加速[D];中国科学技术大学;2011年
4 张绍华;并行自适应技术在背景太阳风及快速磁场重联数值模拟中的应用研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2011年
5 何甜;辐射带电子通量模式建模研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2011年
6 杨利平;背景太阳风的三维数值模拟研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2011年
7 涂翠;全天空大气重力波成像仪研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2011年
8 陈志青;双星计划TC-2中性原子成像仪对磁暴环电流离子全球演化的探测及分析研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2011年
9 冯永勇;电子反射法探测月表磁异常的数值模拟[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2011年
10 徐晓军;行星际磁场重联观测研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2011年
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1 郭万振;基于地面电波探测的电离层剖面重构和异常分布研究[D];西安电子科技大学;2011年
2 苑顺周;地磁活动相关问题研究[D];南京信息工程大学;2011年
3 刘荣建;非球对称电离层掩星反演技术[D];温州大学;2011年
4 王晶晶;利用多卫星观测CIR事件演变的统计分析[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2011年
5 丁凯;极端行星际条件下的磁层顶位形研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2011年
6 张艳艳;MHD数值模拟中的ADER数值方法[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2011年
7 罗天;太阳风速度及日球层电流片对ICME渡越时间的影响[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2011年
8 赵志明;NPN型晶体管辐射损伤及退火效应研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
9 高原;行星际激波传播时间的预测研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2004年
10 马冬兰;冕洞与重现型地磁暴特性分析研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2004年
【同被引文献】
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1 王颖;刘春明;刘连光;颜永强;;电网地磁感应电流在线监测系统[J];电力系统自动化;2009年15期
2 马振国,刘振兴;磁层亚暴与磁层暴(Ⅱ):太阳风参数对D_(st)的影响机制研究[J];地球物理学报;1999年S1期
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5 王晶;冯学尚;;贴近度在地磁分类预报中的应用[J];地球物理学报;2006年06期
6 刘连光;刘春明;张冰;王泽忠;肖湘宁;韩立章;;中国广东电网的几次强磁暴影响事件[J];地球物理学报;2008年04期
7 张冰;刘连光;肖湘宁;;采用电网直流等效模型评估地磁感应电流水平的影响因素分析[J];电网技术;2009年08期
8 刘连光;;大规模电网应对空间灾害天气的问题[J];电网技术;2010年06期
9 ;Uncertainty in magnetic activity indices[J];Science in China(Series E:Technological Sciences);2008年10期
10 李姗姗;王群;;分布式高性能空间天气建模框架的研究[J];计算机应用研究;2008年06期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 何兆海;磁层等离子体注入现象研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2008年
【二级参考文献】
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4 刘四清,魏奉思,赵寄昆,陈合宏,孙炜,AkasofuS.I.;用三维运动学模式研究太阳暗条消失与行星际扰动[J];地球物理学报;1998年06期
5 马振国,刘振兴;磁层亚暴与磁层暴(Ⅱ):太阳风参数对D_(st)的影响机制研究[J];地球物理学报;1999年S1期
6 周国成,汪学毅,王德驹,曹晋滨,蔡春林;1998年4—5月地球同步轨道MeV电子通量增强事件[J];地球物理学报;2001年03期
7 刘绍亮,李立文;南向行星际磁场事件与磁暴关系的研究[J];地球物理学报;2002年03期
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【相似文献】
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1 赵学溥,张树理;146MHz C型爆发与地磁暴[J];北京大学学报(自然科学版);1978年02期
2 郭佑民;耀斑、200MHZ射电爆发和地磁暴[J];北京大学学报(自然科学版);1984年01期
3 黄庆铭;地磁暴与电离层骚扰的关系[J];地球物理学报;1988年04期
4 汪毓明,叶品中,高玉芬,王家龙;1998年4月下旬至5月上旬地磁暴的日地事件认证[J];空间科学学报;2001年04期
5 叶宗海,薛顺生;在地磁暴期间大气气旋的变化[J];空间科学学报;1989年01期
6 苗娟,薛炳森,叶宗海;地磁暴前地面宇宙线强度变化Morlet小波特征分析[J];空间科学学报;2003年06期
7 马冬兰,刘四清,龚建村;冕洞发展及其相关地球空间效应的个例分析[J];空间科学学报;2005年02期
8 汪毓明,叶品中,王水;特大地磁暴的一种行星际源:多重磁云[J];地球物理学报;2004年03期
9 陈壮叔;;地磁暴灾害性太空气象[J];科学大众(中学版);1997年09期
10 乐贵明,韩延本;用银河宇宙线数据分析1991年3月24日CME的结构[J];物理学报;2005年01期
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2 申成龙;汪毓明;王水;叶品中;;行星际参数-VB_z和其持续时间Δt对地磁暴的影响[A];第十届全国日地空间物理学术讨论会论文摘要集[C];2003年
3 佟亚男;刘四清;龚建村;;1998-2005.5行星际南向磁场事件及相关特大地磁暴的若干分析[A];第十一届全国日地空间物理学术讨论会论文摘要集[C];2005年
4 薛向辉;汪毓明;叶品中;王水;熊明;;太阳活动高年特大地磁暴成因的分析[A];第十届全国日地空间物理学术讨论会论文摘要集[C];2003年
5 叶品中;汪毓明;高玉芬;王家龙;;2000年4月4日—7日 日地事件的初步分析[A];第九届全国日地空间物理学术讨论会论文摘要集[C];2000年
6 罗冰显;;冕洞与重现性地磁暴[A];第十一届全国日地空间物理学术讨论会论文摘要集[C];2005年
7 汪毓明;;日冕物质抛射的两个重要空间天气效应:太阳高能粒子事件和地磁暴[A];中国地球物理·2009[C];2009年
8 苗崇钢;郑柯献;梅绍基;;耀斑—磁暴—地震[A];1992年中国地球物理学会第八届学术年会论文集[C];1992年
9 李伟霞;文俊;刘连光;马光磊;王丽颖;徐超;;GIC对高压直流输电换流器谐波干扰的研究[A];第十一届全国电工数学学术年会论文集[C];2007年
10 佟亚男;刘四清;龚建村;;用人工神经网络方法预报CME引起的地磁暴[A];第十一届全国日地空间物理学术讨论会论文摘要集[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 付毅飞;太阳的脾气有多大[N];科技日报;2003年
2 魏景云 陆仁宝;风云二C测到较强太阳质子事件[N];中国气象报;2004年
3 本报记者  华凌;飞身太空观磁暴 看我“夸父”追日忙[N];科技日报;2006年
4 本报记者 延宏;成功预警“太阳风暴”[N];科技日报;2001年
5 陈永杰;夸父计划:监控太阳灾变[N];北京科技报;2008年
6 记者 毛磊 何德功 潘治;罕见强太阳风暴袭击地球[N];新华每日电讯;2003年
7 本报记者 武铠 杨建;太空天气预报为“神六”护航[N];中国航天报;2005年
8 记者 延宏;“太阳风暴”再次光顾地球[N];科技日报;2001年
9 记者 李晔;风云卫星工作正常[N];中国气象报;2000年
10 未鸣;认识“太阳风暴”[N];科技日报;2001年
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1 乐贵明;地磁暴前银河宇宙线强度变化的先兆特征研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2002年
2 申成龙;日冕物质抛射及其空间天气效应研究[D];中国科学技术大学;2008年
3 薛炳森;灾害性空间环境事件预报方法研究[D];中国科学技术大学;2009年
4 佟亚男;行星际扰动对地磁暴发展的影响研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2009年
5 薛向辉;日冕物质抛射的对地有效性及近地空间环境的研究[D];中国科学技术大学;2007年
6 熊明;一些行星际复合结构的动力学和地磁效应的MHD数值模拟[D];中国科学技术大学;2007年
7 李晖;行星际扰动对地球空间环境的影响研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2011年
8 赵新华;日地扰动事件的统计分析及相关预报方法的综合研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2007年
9 王晶;日冕物质抛射引起的地磁扰动预报方法研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2007年
10 解妍琼;太阳风暴的综合研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2007年
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1 马冬兰;冕洞与重现型地磁暴特性分析研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2004年
2 史良文;2007-2012年Dst≤-50nT的地磁暴行星际起源研究[D];中国科学技术大学;2014年
3 张永武;山东电网GIC问题调研分析和监测方案设计[D];华北电力大学(北京);2009年
4 宋丹;空间环境地磁活动短期和中期预报的初步分析[D];南京信息工程大学;2013年
5 占亮;东亚—澳大利亚扇区电离层扰动特征的初步分析[D];中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所);2007年
6 史卫萍;沿输电走廊地面感应电势理论及其算法的研究[D];华北电力大学(北京);2006年
7 李伟霞;GIC对HVDC的影响研究[D];华北电力大学(北京);2009年
8 杨毅;GIC对西北750kV规划电网的影响评估[D];华北电力大学(北京);2009年
9 吴东方;地磁暴对保护用互感器的影响研究[D];天津理工大学;2013年
10 罗冰显;冕洞特征参数提取及其与重现型地磁暴关系的统计研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2006年
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