太阳高能粒子(SEP)的磁流体与粒子三维混合建模研究

太阳高能粒子（SEP）可以在很短时间内到达地球，对卫星通讯导航等方面有很大的影响。目前国内外对SEP 事件的MHD 数值模拟研究尚处于起步阶段，三维MHD 模式能够反应CME/激波的主要演化特征及动力学过程，将三维MHD 模型与粒子模型相结合进行混合模拟，相信可以促进SEP事件研究的发展。本研究建立了以观测基础的三维太阳风模式的自洽初边值条件，并在此基础上改进了原有的三维时变COIN-MHD区域组合模式，以便处理SEP 事件研究中所涉及的时变复杂背景太阳风、CME 扰动及激波加速等问题，采用该模式对典型灾害性空间天气事件的传播过程进行数值模拟，并对磁流体-粒子混合模拟中的关键点——激波特征点(cobpoint)进行三维模拟研究，得到激波上下游速度、磁场以及Theta_Bn等用于SEP模拟中的关键参数的传播演化过程。研究了两个CME相互作用事件的传播、加速及CME之间动量能量的相互转换，而多个CME相互作用被认为是大的SEP事件的主要起源，因此这部分研究对于进一步利用磁流体-粒子混合模型模拟SEP加速是非常重要的。此外，我们还开发了各向异性激波加速模式，能成功的解释终止激波粒子的所有观测特性，证实了各向异性激波加速理论的可行性和优越性，这为采用各向异性激波加速模式研究CME 驱动激波对SEP加速提供了方向性保障。接下来的一两年内，我们拟继续建立三维磁流体-粒子混合模型并进行典型CME 及大SEP 事件的研究，并与相关观测进行比较，以提高对SEP 事件的预报能力，为空间灾害性天气因果链模式和预报方法研究提供基础。