收藏本站
《中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心)》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

三维非对称磁层顶模型建模研究

林瑞淋  
【摘要】: 基于以往低纬和高纬磁层顶经验模型所存在的问题及其局限性,本文进行了磁层顶位形统计研究及建模工作,采用多颗卫星磁层顶穿越数据,利用Levenberg-Marquardt多参量非线性拟合方法,最终构建了一个动态三维非对称磁层顶经验模型。这为太阳风与地球磁场相互作用理论研究提供了定量基础,对空间环境预报及空间灾害性事件预报的应用研究具有重要意义。 本文收集了1226个近地空间磁层顶穿越点,分别来自Geotail、IMP8、Interball、TC1、THEMIS、Wind、Cluster、Polar、LANL和GOES系列卫星,并主要利用吻合行星际空间和磁鞘磁场Clock-Angle或等离子体参数变化轮廓的方法为这些穿越点配对上5分钟平均值太阳风数据,来自ACE卫星和Wind卫星。在分析和拟合高纬磁层顶位形时,我们增加了网上公布的1482个Hawkeye卫星穿越点,配有1小时平均值太阳风数据。 为了进一步改善低纬磁层顶经验模型,我们提出了一个新的连续性方程用于描述IMF BZ对磁层顶位形影响。基于该方程、Shue模型方程、631个低纬磁层顶穿越点(包括所对应上游太阳风数据),以及Levenberg-Marquardt多参量非线性拟合方法,构建了新的低纬磁层顶经验模型,该模型考虑了太阳风动压(DP)和IMF BZ对磁层顶位形影响。基于本文数据,通过与以往低纬磁层顶模型定量预报比较可知,新低纬磁层顶模型降低了对低纬磁层顶穿越点预报偏差,并具备了更广的适用范围;通过对中高纬磁层顶穿越点预报结果可知,这些动态低纬磁层顶模型不适合于高纬磁层顶位形预报。 为此,我们对这2708个近地空间磁层顶穿越点进行了分析研究,得到:(1)高纬磁层顶在极隙区处存在内凹结构,其内凹范围比较大;(2)磁层顶内凹位置明显受地磁偶极倾角控制,最内凹点所对应的天顶角和地磁偶极倾角大致呈线性关系,这种关系在南北半球大致呈反对称;(3)磁层顶内凹深度、内凹范围以及内凹中心不变纬度基本不受地磁偶极倾角影响。 为了构建三维磁层顶模型,我们提出了一个新的三维非对称磁层顶模型方程。该模型方程能够较好地描述近地空间全球磁层顶位形,包括不对称性以及内凹结构。该模型方程同时具备了远磁尾拓展能力强以及模型方程物理意义强等优点。 利用以上2708个磁层顶穿越数据、新的三维非对称磁层顶模型方程以及Levenberg-Marquardt多参量非线性拟合方法,通过逐步分区域拟合方法,筛选出了控制磁层顶位形主要几个参量,并建立了一个动态三维非对称磁层顶经验模型。该模型被参数化为太阳风动压加磁压(DP+BP)、IMF BZ以及地磁偶极倾角函数。基于本文数据,通过与以往磁层顶模型定量预报比较可知,新三维非对称磁层顶模型降低了对各区域磁层顶穿越点预报偏差,提高了对三维磁层顶位形预报水平。新三维磁层顶经验模型可用于定量研究地磁偶极倾角对磁层顶位形南北不对称性和内凹结构影响过程、DP+BP对磁层顶压缩过程以及IMF BZ对磁层顶侵蚀过程。该模型不仅可用于预报各种各样太阳风条件下近地空间磁层顶位形,而且在通常太阳风条件下也可为远磁尾磁层顶位形提供合理的预报。
【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

免费申请
【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 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
2 黎芳芳;空间天气预报模式集成可视化软件研究与实现[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2011年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前7条
1 姚丽;左平兵;刘振兴;陈化然;;地球磁层对太阳风动压脉冲结构响应的研究进展[J];天文学进展;2010年04期
2 刘丽霞;王华军;;太阳风膨胀模型建立及磁场影响研究[J];数字通信;2013年06期
3 文盛乐,贺水燕;等离子体与卫星通信[J];湘潭师范学院学报(自然科学版);2005年03期
4 谢涛;陶鑫;;磁层顶电子剪切流K-H不稳定性[J];中国科学技术大学学报;2009年01期
5 刘振兴,陈涛;Transient reconnection caused by non-homogenous dynamic pressure[J];Progress in Natural Science;2000年11期
6 刘振兴,陈涛;非均匀动压引起的瞬时局部重联[J];自然科学进展;2000年10期
7 曲维政;刘应辰;黄菲;赵进平;秦婷;白燕;;CO_2浓度和太阳活动对北半球夏季平流层中部气温异常变化的影响[J];自然科学进展;2008年12期
中国重要会议论文全文数据库 前6条
1 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
2 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
3 曹静;赵文化;单海滨;黄江;;基于GPS系统的广州区域电离层TEC应用研究[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
4 赵文化;单海滨;黄江;曹静;郭建道;翁俊铿;;华南地区GPS-TEC监测产品的设计与实现[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
5 陈凤贵;王胜国;徐燕;陈光明;谢志辉;;载人登月空间环境影响及其保障研究[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第九届学术年会论文集(下册)[C];2012年
6 沙孝鸣;吴耀平;赵思楠;;美国《国家安全空间战略》分析与思考[A];国家安全地球物理丛书(九)——防灾减灾与国家安全[C];2013年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 庞烨;太阳风、磁层和电离层耦合的卫星观测和数值模拟研究[D];武汉大学;2009年
2 张城龙;双撕裂模非线性爆发磁场重联阶段的研究[D];浙江大学;2011年
3 刘朝旭;无碰撞多重X线磁场重联的Hall MHD模拟研究[D];中国科学技术大学;2011年
4 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
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 唐斌斌;磁层—电离层大尺度电流体系研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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 刘荣建;非球对称电离层掩星反演技术[D];温州大学;2011年
3 刘巍;基于USB接口和FPGA的多通道数据采集系统的研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2011年
4 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
5 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
6 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
7 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
8 杨恒磊;边界扰动驱动磁场重联[D];大连理工大学;2006年
9 孔令高;快速测量太阳风参数方法研究及FY-2C卫星太阳X射线数据反演[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2006年
10 张龙飞;太阳质子事件短期预报模型研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2006年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 陈丽;冯健;甄卫民;;利用GPS进行电离层闪烁研究[J];全球定位系统;2006年05期
2 唐卫清,刘慎权,余盛明,李华;科学计算可视化[J];软件世界;1996年05期
3 叶娜,许惠平,赵彧,覃如府;用OpenGL绘制物化探数据等值线[J];世界地质;2004年01期
4 周桂萍,曹卓良,汪景琇;日冕物质抛射和太阳表面磁活动的关系[J];天文学进展;2003年01期
5 李延春;软件插件技术的原理与实现[J];计算机系统应用;2003年07期
6 刘兴平;马燕;杜利峰;;插件技术研究初探[J];延安大学学报(自然科学版);2006年01期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 王鹏;基于HLA的空间环境要素建模与仿真技术研究[D];解放军信息工程大学;2006年
2 程征伟;磁层—电离层耦合场向电流研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2007年
3 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
4 燕广庆;太阳风向磁层传输的观测研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2008年
5 贺欢;空间环境可视化关键技术研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 李建胜;HLA在“空间环境要素仿真”中的应用[D];解放军信息工程大学;2004年
2 李大林;日、地空间环境仿真可视化技术研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2008年
3 刘慧莲;基于全球磁层MHD模拟数据的磁层顶位形研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2009年
4 李婷婷;太阳质子事件长期预报模型研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2009年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 母丽丽;磁层顶结构的MHD模拟研究[D];南京信息工程大学;2012年
2 黄柯乐;电磁兼容仿真平台实体数据及后处理设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2012年
3 朱琳玲;磁层顶的子午面位形及能量传输研究[D];南京信息工程大学;2013年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026