2018研究生空间天气课件 环电流影响空间天气.pptxVIP

环电流影响空间天气;环电流的发现和物理过程

基于环电流和DST指数和预测入手，讨论了环电流对空间天气的影响。

环电流电子对卫星的影响。

环电流在内磁层其他区域中起的作用，例如等离子体层和辐射带。最后

环电流对电离层的影响和地磁感应电流(GIC)的产生。

;圆环状电流

绕地球向西流动

在地心距离2~9Re之间

具有可变密度。

H+，O+，He+，e，1-400keV;离子种类的来源：

环电流粒子的两个主要来源是电离层和太阳风。来自这两种区域的粒子填充了等离子体片，成为环电流的一个重要来源。当受到变化电磁场的作用时，等离子体片粒子向地球移动。

-磁层H离子：来自电离层和太阳风；

-大部分磁层O：电离层；

He++：太阳风；

He+：电离层。;对于这个过程，特别是对于磁暴期间，仍然有一些悬而未决的问题，例如，亚暴相关磁场的变化和伴随的感应电场对于环电流能量密度的积累是否必要？虽然有论点认为单是大尺度的电场可以解释环电流的增加，但其他的研究已经得出结论，将环电流粒子能量增加到100keV以上的能量需要较小的、变化的电场。;太阳风进入磁层;电离层流入;电荷交换

库仑碰撞

对流流出磁层顶

波粒相互作用，导致投掷角散射损失;环电流的观测;环电流形态;环电流成分;电子和离子以不同的方向在地球上移动，产生环形电流。;Dst指数的测量和预报;从动力学模型来看，Dst指数是利用Dessler-Parker-Sckopke(DPS)关系得到的。DPS关系将环电流中的总能量与地磁场的变化联系起来。DPS关系被用于从建模和观测以及相关的环电流动力学中估计Dst指数的许多研究中。;除了DPS关系外，Biot-Savart定律还用来计算模拟区域内由磁层电流的方位角电流分量所给出与地球中心偶极子平行的磁场扰动。用Biot-Savart定律不是DPS关系计算非偶极子磁场模型中的dst-指数，将会给出更大和更真实的数值。;前三项很类似，它们的驱动条件在很大程度上依赖于负的IMFbz成分，它们的衰变条件彼此不同。第四项是压力项，它与太阳风动压力的平方根成正比，通常假定它代表磁层顶电流。直接IMFBZ项取决于偶极子相对于太阳风速度的角度。偏移项中的最后一项不依赖于IMF和太阳风参数??可以补偿DST指数的部分长期和年度变化。;Dst指数预测的其他技术包括

具有延迟输入和反馈连接的神经网络

基于线性滑动平均(MA)滤波器或线性自回归滑动平均(ARMA)滤波器的模型;FokRingCurrentmodel

在CCMC(/index.php)实时运行的环电流模型。

弹跳平均动力学模型，它计算了环电流成分的相空间密度的时空变化，包括能量范围为1~300keV的电子。;ComprehensiveInner-MagnetosphereIonosphere(CIMI)model;直接与低能(200kev)电子的实时观测相比较的在线运行模型

;驱动参数由IMPTAM中使用的模型确定。

T96模型用于外磁场

Boyle等人(1997)极盖电位映射到磁层作为电场。

模型边界设为10RE为电子满足Kappa分布函数，

驱动IMPTAM的太阳风和IMF参数为：太阳风密度、动压PSW、速度VSW、IMFBYBZ和IMF总强度。;Denton等人建立了～1eV到～40keV能量范围内离子通量和电子通量的纯经验模型。

基于在LANL卫星(http://gemelli.)上的磁层等离子体分析仪仪器进行的总共82个卫星的观测，该模型为给定的3小时kp指数或给定的太阳风电场(?VBZ)值提供了任意能量和局部时间的电子通量值。

该模型的Kp版本还为每日F10.7指数的给定值提供了通量值。由于驱动参数有限，使得该模型不适用于keV电子的快速变化。即使这个模型被称为经验模型，也没有给出可以很容易地将特定能量下的电子通量与驱动参数联系起来的公式。;;SNB3GEO模型采用了一种非常不同的方法基于多输入单输出(MISO)非线性自回归(NARMAX)方法,在应用系统辨识方法中，利用系统辨识算法从输入输出数据中自动推导模型。NARMAX能够很好地模拟系统内的非线性动力学，并能提供一个简单的多变量函数，直观地了解输入如何改变系统的输出。该模型在谢菲尔德大学空间气象网站运行;亚暴是keV电子输运和加速的关键因素，但至今没有一种模型对亚暴有明确的描述。已有几项研究旨在模拟电子注入，因为它们是近地空间亚暴众所周知的特征。这些模型与观测到的在特定事件期间地球同步轨道上的无色散电子注入具有较好的一致性。亚暴相关电磁场非常复杂，在内磁层中对keV电子的模拟工作中仍然缺乏正确的显示。

在keV能量范围内的环电流电子是对等轨道航天器的真正威胁。在午夜至黎明时，新注入会增强低能电子通