三维有结构太阳风背景条件下的太阳高能粒子(SEP)数值模拟研究
批准号:
41774184
项目类别:
面上项目
资助金额:
71.0 万元
负责人:
沈芳
依托单位:
学科分类:
空间物理学
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
张嫚、魏稳稳、杨子才、刘佑生
中文摘要
太阳高能粒子(SEP) 事件是重要的灾害性空间天气事件之一,SEP的传播和加速机制方面的研究一直是空间天气学研究的前沿课题。SEP在行星际空间中的传播及演化过程,均与背景太阳风密切相关,目前国内外SEP数值模拟方面的研究大多以恒定的太阳风速度和Parker螺旋磁场为基础,背景场的设置较为理想化。因此,获取更加接近物理真实的有结构太阳风背景场是提高 SEP 数值模式的关键因素之一。本研究基于三维的MHD数值模拟和观测约束,建立适用于不同太阳活动阶段的,从太阳表面附近直至10AU的三维稳态背景太阳风模型,并在该模型基础上研究太阳风压缩区以及共转相互作用区(CIR)激波对SEP传播和加速过程的影响,分析聚焦尺度(LB)在三维磁场中的变化特征及其与太阳风速度的相关性,期望更深层次理解 SEP 在日球层中的传播和加速机制。
英文摘要
Solar Energetic Particles (SEPs) as one kind of the disastrous space weather events could cause the destructive damages to spacecraft systems and constrain human activities in the space.To understand the transport and acceleration processes of SEPs is an important issue in alleviating these damage. The transport processes of SEPs in the inner heliosphere are modulated by ambient solar wind velocity and magnetic field. Previous simulation works often simplify the solar wind velocity as radial and constant, and treat the magnetic field as Parker spiral. In order to fully understand the effect of realistic underlying background conditions on the particles’ transport and acceleration process, a realistic background solar wind and magnetic field is required. In this investigation, the observation-constrained background solar wind from the coronal base to 10 AU is obtained by the 3D high-resolution MHD model with a six-component grid. Then we combine the 3D background solar wind generated from the MHD model with the SEP model to study the influence of the regions of solar wind compression and Corotating Interaction Region (CIR) shock on the transport and acceleration processes of SEPs. Furthermore, the particle distribution is affected by adiabatic focusing. We also investigate the variations of the magnetic focusing length LB in 3D solar wind velocity and magnetic field, and the relationship between LB and the solar wind speed. With comprehensive studies of SEP acceleration and propagation, we hope to enhance our understanding to the physics of SEP events.
太阳高能粒子(SEP) 事件是重要的灾害性空间天气事件之一,SEP的传播和加速机制方面的研究一直是空间天气学研究的前沿课题。SEP在行星际空间中的传播及演化过程,均与背景太阳风密切相关,获取更加接近物理真实的有结构太阳风背景场是提高SEP 数值模式的关键因素之一。本研究基于三维的MHD数值模拟和观测约束,建立了适用于不同太阳活动阶段的,从太阳表面附近直至10AU的三维稳态背景太阳风模型,并在该模型基础上研究了太阳风压缩区以及对SEP传播过程中的影响,分析聚焦尺度(LB)在三维磁场中的变化特征及其与太阳风速度的相关性,该成果有望更深层次理解 SEP 在日球层中的传播和加速机制。
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Modeling the Global Distribution of Solar Wind Parameters on the Source Surface Using Multiple Observations and the Artificial Neural Network Technique
利用多次观测和人工神经网络技术对源表面太阳风参数的全球分布进行建模
DOI:
10.1007/s11207-019-1496-5
发表时间:
2019
期刊:
Solar Physics
影响因子:
2.8
作者:
[Yang Yi, Shen Fang]
通讯作者:
Shen Fang
DOI:
--
发表时间:
2020
期刊:
空间科学学报
影响因子:
--
作者:
[杨易, 沈芳, 杨子才]
通讯作者:
杨子才
DOI:
10.11728/cjss2018.03.285
发表时间:
2018
期刊:
空间科学学报
影响因子:
作者:
[杨子才, 沈芳, 杨易, 冯学尚]
通讯作者:
冯学尚
DOI:
--
发表时间:
2018
期刊:
空间科学学报
影响因子:
--
作者:
[杨子才, 沈芳, 杨易, 冯学尚]
通讯作者:
冯学尚
Prediction of Solar Wind Speed at 1 AU Using an Artificial Neural Network
使用人工神经网络预测 1 AU 太阳风速
DOI:
10.1029/2018sw001955
发表时间:
2018
期刊:
Space Weather-The International Journal of Research and Applications
影响因子:
3.7
作者:
[Yang Yi, Shen Fang, Yang Zicai, Feng Xueshang]
通讯作者:
Feng Xueshang
共 16 条
基于机器学习和多源观测的太阳风暴传播模式研究
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批准号:42330210
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项目类别:重点项目
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资助金额:229.00万元
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批准年份:2023
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负责人:沈芳
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依托单位:
与CME驱动激波相关的高能粒子传播过程三维数值模拟研究
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批准号:41974202
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项目类别:面上项目
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资助金额:64.0万元
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批准年份:2019
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负责人:沈芳
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依托单位:
日冕物质抛射相互作用过程的数值模拟研究
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批准号:41474152
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项目类别:面上项目
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资助金额:120.0万元
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批准年份:2014
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负责人:沈芳
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依托单位:
行星际磁场南向分量的数值研究初探
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批准号:41174150
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项目类别:面上项目
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资助金额:80.0万元
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批准年份:2011
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负责人:沈芳
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依托单位:
太阳高能粒子(SEP)的磁流体与粒子三维混合建模研究
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批准号:41074121
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项目类别:面上项目
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资助金额:48.0万元
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批准年份:2010
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负责人:沈芳
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依托单位:
三维太阳风数值模拟中的网格技术研究
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批准号:40874077
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项目类别:面上项目
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资助金额:45.0万元
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批准年份:2008
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负责人:沈芳
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依托单位:
考虑太阳自转的、时变的自洽三维背景太阳风数值模型
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批准号:40504020
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:28.0万元
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批准年份:2005
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负责人:沈芳
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依托单位:
国内基金
海外基金