【摘要】： 空間天氣研究涵蓋太陽日冕、行星際、磁層、電離層、中高層大氣等物理性質(zhì)不同的空間區(qū)域,空間災(zāi)害性事件的日冕-行星際過程是空間天氣研究的主要內(nèi)容之一,而基于磁流體力學(xué)(MHD)方程組的數(shù)值模型是研究該內(nèi)容的有力工具,可以為近地空間天氣變化研究提供科學(xué)輸入。本文首先發(fā)展了日冕-行星際CESE模式(SIP-CESE Model),然后應(yīng)用該模式模擬研究了1997年5月12日CME事件和1998年11月4-5日的三個(gè)續(xù)發(fā)CMEs事件在日冕-行星際空間的三維傳播與演化過程,其中的三維背景太陽風(fēng)采用磁場的觀測數(shù)據(jù)做為初始輸入通過時(shí)間松弛法求解3D時(shí)變MHD方程得到,行星際擾動(dòng)參數(shù)盡量由觀測數(shù)據(jù)決定。 針對太陽風(fēng)的球形計(jì)算區(qū)域,把整個(gè)空間剖分成非重疊的五面體網(wǎng)格結(jié)構(gòu),在此網(wǎng)格基礎(chǔ)上,建立了基于CESE格式的日冕-行星際耦合的MHD模式(SIP-CESE MHD Model),該模式可以模擬從1Rs到近地軌道(215Rs)附近的三維背景太陽風(fēng)。作為該格式的驗(yàn)證,分別采用多極磁場和觀測的太陽表面磁場輸入通過時(shí)間松弛法求解3D MHD方程組模擬了兩個(gè)日冕定態(tài)解。證明該模式具有以下優(yōu)點(diǎn):它將時(shí)間和空間統(tǒng)一起來同等對待;在給出網(wǎng)格點(diǎn)物理量值的同時(shí)也給出了物理量的偏導(dǎo)數(shù);可以滿意地求解間斷流場,具有較高的分辨率;構(gòu)造比較簡單,除了簡單的Taylor展開之外,沒有采用其他的數(shù)值方法。 接著,用新發(fā)展的日冕-行星際CESE MHD模式模擬日地聯(lián)系事件-1997年5月12日CME事件。和該事件的其它數(shù)值模擬相比,本文數(shù)值格式的主要特征是:(1)通過輸入觀測的光球磁場,由3D時(shí)變數(shù)值MHD模型得到背景太陽風(fēng);(2)瞬變擾動(dòng)是從太陽表面觸發(fā),添加擾動(dòng)的位置、角寬度和實(shí)際觀測數(shù)據(jù)一致。模擬結(jié)果和WIND飛船觀測數(shù)據(jù)比較相對比較滿意。證明此數(shù)值模式可以基本模擬三維真實(shí)CME在日冕-行星際空間的傳播和演化過程。 Burlaga et al. (2002)指出大約僅有三分之一的對地方向的太陽物質(zhì)拋射在地球附近形成磁云(MC);大部分噴發(fā)形成復(fù)雜拋射或者多重MCs(在地球附近,仍然可以區(qū)分不同的MCs)。同一活動(dòng)區(qū)的多個(gè)續(xù)發(fā)CMEs提供了研究對地過程中多個(gè)CMEs相互作用的很好的例子。用新發(fā)展的日冕-行星際CESEMHD模式模擬了1998年11月4日至5日起源于8375活動(dòng)區(qū)的3個(gè)連續(xù)日冕物質(zhì)拋射在行星際空間的傳播和相互作用并最終形成復(fù)雜拋射體的日地傳輸過程。三維背景太陽風(fēng)用Parker一維太陽風(fēng)解和太陽光球磁場觀測數(shù)據(jù)作為輸入得到。該模擬中,三次事件的觸發(fā)位置和實(shí)際觀測位置一致,CME的擾動(dòng)參數(shù),如速度、方向和角寬度由SOHO/LASCO的觀測數(shù)據(jù)并結(jié)合錐模型來確定。模擬結(jié)果可以重現(xiàn)和解釋飛船觀測的復(fù)雜拋射的一些一般特征。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院（空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心）
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：P182.62

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 楊利平;背景太陽風(fēng)的三維數(shù)值模擬研究[D];中國科學(xué)院研究生院（空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心）;2011年

本文編號：2775410