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2001年8月-10月2次磁暴事件期间等离子体片边界层FAC与ae指数的关系分析

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中国科学（E辑） 2008年第5期38卷 708-714页

作者：程征伟史建魁张铁龙 DUNLOP M 刘振兴中国科学院空间天气学重点实验室北京100080 中国科学院研究生院北京100049 Space Research Institute Austrian Academy of Sciences Graz A-8010 Austria Imperial College London SW7 2AZ UK

与以往单(双)卫星探测不同,利用ClusterⅡ四颗卫星的磁场数据,可以直接计算连续变化的场向电流(FAC)密度,这为研究场向电流与地磁活动之间的关系提供了一个很好的条件.对2001年8月和10月2次磁暴期间Cluster卫星穿越磁尾等离子体片边界... 详细信息

与以往单(双)卫星探测不同,利用ClusterⅡ四颗卫星的磁场数据,可以直接计算连续变化的场向电流(FAC)密度,这为研究场向电流与地磁活动之间的关系提供了一个很好的条件.对2001年8月和10月2次磁暴期间Cluster卫星穿越磁尾等离子体片边界层时的探测数据进行了分析,研究了这2个磁暴期间场向电流变化及其与极光电集流指数ae之间的关系.主要结果如下:(1)在这两次磁暴期间,场向电流有明显的增强;(2)从磁暴的急始到主相初期,场向电流密度的大小与ae指数近似负相关;(3)在主相后期和恢复相初期,场向电流密度大小与ae指数近似正相关;(4)在磁暴恢复相后期,场向电流与ae指数无明显变化关系.

关键词：电离层-磁层磁暴场向电流(FAC) ae指数

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利用BP神经网络预测ae指数

空间科学学报 2007年第5期27卷 374-378页

作者：李志涛薛炳森中国科学院空间科学与应用研究中心

采用的预报模式是一种全连接的BP网络模型,利用太阳风及行星际磁场的观测数据预报ae指数.神经网络输入选用ACE卫星数据,取5 min平均值,通过比较,选用4个预报参量.构造了预报参量时续为20 min,40 min和60 min依次递增的三个网络,分别进... 详细信息

采用的预报模式是一种全连接的BP网络模型,利用太阳风及行星际磁场的观测数据预报ae指数.神经网络输入选用ACE卫星数据,取5 min平均值,通过比较,选用4个预报参量.构造了预报参量时续为20 min,40 min和60 min依次递增的三个网络,分别进行训练和预测,并对行星际参量对ae指数影响的时续性进行了探讨.预报结果表明,全连接BP神经网络在ae指数的短期预报中是比较有效的,同时还提出了需要进一步改进的环节.

关键词：太阳风行星际磁场 ae指数 BP神经网络

利用ae指数重构磁层相空间──对存在问题的讨论

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空间科学学报 1997年第2期17卷 189-192页

作者：高玉芬周荣茂杨冬梅国家地震局地球物理研究所北京100081

It is short of dear evidences for judging whether the magnetosphere is a deterministic nonlinear system from correlation dimensions, which are computed from ae index by phase space reconstruction. This is because ae index can not correctly reflect geomagnetic adivities with various different levels. So ae index is not an ideal index for phase space reconstruction of magncetosphere.

关键词： ae指数相空间吸引子关联维磁层

对ae指数的讨论——是否适用于磁层相空间重构

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地震地磁观测与研究 1998年第1期19卷 58-63页

作者：高玉芬杨冬梅国家地震局地球物理研究所

分析表明，目前广泛应用的ＡＥ指数虽然在一定程度能反映极区地磁活动特征，但其物理意义不清，不能描述亚暴活动的物理过程，不宜用来作磁层相空间重构等非线性过程的研究。ＡＵ和ＡＬ虽是不可缺少的描述极光电集流活动的指数，但仍须... 详细信息

分析表明，目前广泛应用的ＡＥ指数虽然在一定程度能反映极区地磁活动特征，但其物理意义不清，不能描述亚暴活动的物理过程，不宜用来作磁层相空间重构等非线性过程的研究。ＡＵ和ＡＬ虽是不可缺少的描述极光电集流活动的指数，但仍须消除规则日变化ＳＲ的影响、改进推导方法（和台站布局）。

关键词： ae指数地磁活动性磁层相空间年际变化

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基于神经网络的ae、AL指数预报方法研究

基于神经网络的AE、AL指数预报方法研究

作者：李志涛中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心）

学位级别：硕士

磁层亚暴活动反映了磁层和太阳风相互耦合作用的过程,对亚暴活动的研究是日地物理研究中的重要课题。磁层亚暴的预报是人类空间环境预报的一个重要组成部分。通常用地磁活动指数ae,AL等监测亚暴时极区的磁扰动过程。因而,ae、AL等亚暴... 详细信息

磁层亚暴活动反映了磁层和太阳风相互耦合作用的过程,对亚暴活动的研究是日地物理研究中的重要课题。磁层亚暴的预报是人类空间环境预报的一个重要组成部分。通常用地磁活动指数ae,AL等监测亚暴时极区的磁扰动过程。因而,ae、AL等亚暴指数也是空间环境预报的重要指标量。用诸如非线性滤波器、神经网络等数学模型,对亚暴指数做出定量的预测,是亚暴预报的一个非常重要的前提工作。本文讨论了太阳风能量向磁层的输运并最终触发磁层亚暴的过程。行星际磁场的南向旋转往往会引发持续的磁层亚暴活动,并引起亚暴指数的急剧变化。太阳风和行星际磁场的特征参数的变化对磁层亚暴指数的变化产生了重大的影响,这是能够预测亚暴指数的一个重要物理理论依据。历史上,根据行星际磁场和太阳风的观测资料对磁层活动进行预测,是人们比较感兴趣的问题。人工神经网络作为人工计算智能和机器学习研究的最活跃的分支之一,具有强大的计算功能。其中,BP(back propagation)神经网络是目前应用最广泛的神经网络模型,在数据预测方面具有很大的应用价值。本文选择构造一种全联接的BP神经网络作为预报工具,从我国空间环境预报的要求出发,选取了更新和更可靠的数据源。利用行星际磁场的By分量、Bz分量、太阳风速度V和太阳风质子浓度n作为网络的预报参量,预测ae指数和AL指数。预报结果表明,本文所构造的全联接神经网络预测结果较好,网络模型基本上都可以预报出亚暴指数的走向趋势,在定量地预报指数值方面具有较高的准确性。分析选取的太阳风和行星际磁场的四个预报参量(By,Bz,v,n)与亚暴指数变化的相关性非常明显,网络预报结果显示可达86%以上。同时指出,持续一定时间的太阳风和行星际磁场的状况对以后某一个时间点的亚暴指数产生影响,引入了参量时序输入的训练过程,考察了20min,40min和60min的输入时序。随着时序延长,网络模型的预报性能逐步提高,分析认为影响亚暴指数的太阳风的持续时间在1个小时左右。网络预报提前时间是50—80min,具有实际的预报应用价值。

关键词：太阳风行星际磁场 ae指数 AL指数 BP神经网络

1998年8月6日亚暴期间极光电集流指数ae的特征分析

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地球物理学报 2009年第12期52卷 2943-2950页

作者：王秋军杜爱民赵旭东罗浩徐文耀中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院研究生院北京100049 中国科学院空间科学与应用研究中心空间天气学国家重点实验室北京100190

极光电集流指数(ae)被广泛用来定量描述由电离层电流引起的极光带地磁活动.ae指数也是宏观描述亚暴事件强度和发展过程的一个主要指标,它的优点在于简单直观和快速.本文对1998年8月6日系列亚暴事件的极光活动、电流体系和ae指数的形态... 详细信息

极光电集流指数(ae)被广泛用来定量描述由电离层电流引起的极光带地磁活动.ae指数也是宏观描述亚暴事件强度和发展过程的一个主要指标,它的优点在于简单直观和快速.本文对1998年8月6日系列亚暴事件的极光活动、电流体系和ae指数的形态特征进行了分析.结果表明,伪亚暴期间虽然ae指数大于500 nT且有快速增长和缓慢恢复的形态,但是极光没有明显的极向或者赤道向的扩展,极区电流体系主要呈现对流特征;伪亚暴和亚暴期间ae指数的形态变化没有本质区别,但电集流中心的位置有很大差异.我们进一步分析了台站分布对ae指数计算的影响,探讨了伪亚暴和亚暴期间磁场扰动最大值所处的磁地方时的差异.

关键词： ae指数亚暴极光电集流伪亚暴磁地方时

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X射线极光强度与亚暴指数ae的相关关系

地球物理学报 2005年第4期48卷 739-743页

作者：赵亮涂传诒北京大学地球物理学系北京100871 中国科学院空间天气学重点实验室北京100081

研究了Polar卫星的极区电离层X射线成像仪(PIXIE)得到的极光X射线成像强度AI(AuroralIntensity)与磁层亚暴指数的相关关系.本文发现,在所选取的1997年至2001年的部分数据中,从完整的X射线图像得到的极光X射线总强度和ae指数有很好的线... 详细信息

研究了Polar卫星的极区电离层X射线成像仪(PIXIE)得到的极光X射线成像强度AI(AuroralIntensity)与磁层亚暴指数的相关关系.本文发现,在所选取的1997年至2001年的部分数据中,从完整的X射线图像得到的极光X射线总强度和ae指数有很好的线性相关关系,在全部83组数据中有56.6%的数据的线性相关系数都在0.60以上(相关系数最大为0.97).所以本文认为极光X射线总强度可以作为新的磁层亚暴卫星实时监测指数.

关键词：极光实时监测极光X射线强度(AI) ae指数线性相关

磁尾的等离子体片边界层场向电流密度与地磁活动指数Kp的关系分析

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中国科学：技术科学 2011年第11期41卷 1499-1504页

作者：程征伟史建魁 ZHANG Tie Long DUNLOP Malcolm 刘振兴中国科学院空间科学与应用研究中心空间天气学国家重点实验室北京100190 Space Research Institute Austrian Academy of Sciences Graz A-8010 Austria SSTD Rutherford Appleton Laboratory SW7 2AZ UK

对2001年7月～10月Cluster穿越磁尾等离子体片边界层期间观测到的172个场向电流事件进行了研究,主要分析了等离子体片边界层场向电流特性与地磁活动指数之间的关系.研究结果表明:1)等离子体片边界层场向电流的相对发生率随地磁活动的增... 详细信息

对2001年7月～10月Cluster穿越磁尾等离子体片边界层期间观测到的172个场向电流事件进行了研究,主要分析了等离子体片边界层场向电流特性与地磁活动指数之间的关系.研究结果表明:1)等离子体片边界层场向电流的相对发生率随地磁活动的增强而增加;2)等离子体片边界层场向电流密度随Kp指数的增大而增大;在磁暴的主相阶段,场向电流迅速增大,电流密度最大达到19.05nA/m2,同时Kp增大至5;3)地磁活动指数Kp与等离子体片边界层区场向电流密度有着一致的变化关系.然而,当aeae的增加而增加,当ae>800nT时,场向电流密度随着ae的增加而减小.从而说明,等离子体片边界层场向电流密度与Kp指数的变化关系更为密切.

关键词：场向电流等离子体片边界层 Kp指数 ae指数

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地球磁尾等离子体片磁洞的统计分析

地球物理学报 2017年第3期60卷 873-878页

作者：刘建坤葛亚松张铁龙王国强 LYU Hao-Yu 中国科学技术大学地球和空间科学学院合肥230026 中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 奥地利科学院空间研究所北京航空航天大学空间与环境学院北京100191

本文利用THEMIS卫星的磁场数据和等离子体观测数据,统计分析地球磁尾等离子体片区域线性磁洞的发生率、时空尺度、分布特征、和发生率与地磁ae指数的相关性.分析结果表明磁尾等离子体片区域的磁洞的时间尺度为几秒到几十秒,空间尺度小... 详细信息

本文利用THEMIS卫星的磁场数据和等离子体观测数据,统计分析地球磁尾等离子体片区域线性磁洞的发生率、时空尺度、分布特征、和发生率与地磁ae指数的相关性.分析结果表明磁尾等离子体片区域的磁洞的时间尺度为几秒到几十秒,空间尺度小于当地的质子回旋半径.通过磁洞在空间的位置分布和卫星数据在空间的数据采样分布的对比,我们发现线性磁洞在等离子体片内经常发生,然而在磁尾等离子体片中的发生率要小于太阳风中磁洞的发生率.本文最后统计分析了磁洞发生和ae指数的相关性,结果表明磁洞可能与地磁活动有关系.

关键词：磁洞磁尾等离子体片 THEMIS卫星 ae指数