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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

近30年来的研究发现,磁层的各个区域,如等离子体片和环电流区、等离子体幔区、磁瓣区、向阳面磁层顶、日下点边界层和相邻的磁鞘等区域都存在着来自电离层的o 、h 、he 以及其他离子(即电离层上行离子)。这些离子主要来自极区电离层，包括极光带区、极盖区、极隙/尖区和极风区,还有从低纬电离层直接升入磁层的。上行离子在磁层动力学中起着重要的作用。

电离层离子向磁层的传输称为离子上行,它是电离层—磁层耦合的重要方式之一。随着能量粒子探测仪器和卫星电位主动控制技术的发展，卫星观测证实，在电离层中存在着多种离子整体外流和获能过程，它们使电离层成为磁层等离子体的主要来源。发生在不同位置的离子上行事件有着不同的形态特征并与不同的加速机制相联系，通过对电离层上行离子地磁纬度方向的数据进行研究，找出较为合适的模型对电离层上行离子在地磁纬度方向的分布进行拟合，找出电离层上行离子磁纬向分布规律，并建立经验模型。利用统计方法分析离子上行事件时空分布与变化特征，对深入认识上行过程有重要意义。

国内外研究现状

目前，国内外对电离层上行离子磁纬向分布特征的研究处于发展阶段。比如：赵凯等人进行了不同地磁活动水平下电离层h 上行的半球对比研究,使用fast/teams仪器在第23太阳活动周下降相的数据,从地磁活动水平的角度,分别分析在磁静日和磁扰日时南(sh)、北半球(nh)高纬(50)电离层h 的上行强度,计算其上行率和净上行积分能通量,以期得到h 上行的长期水平并分析地磁扰动期间南、北半球离子上行强度的异同，研究结果表明，磁扰期间上行强度显著加强，且南半球上行强度的增长更显著；也曾有一系列研究论文对上行离子的传输及分布进行了研究,horwitz等采用单粒子轨道理论,求解引导中心近似方程,对极隙/尖区起源的上行离子进行了二维数值模拟,其结果认为极隙区上行离子的“地磁质量分离”现象是由于离子在上行过程中所受的重力和磁力造成的;delcourt等仍采用单粒子轨道理论研究了上行离子的轨道变化及在子午面内的运动,结果发现地磁活动增强时等离子体片中kev量级的o 成分增加,且上行离子在等离子体片边界层表面有地向运动. 上述理论研究工作都无法确切研究离子分布。

2. 研究的基本内容

利用搜集到的北半球纬度50~90的磁平静期和磁扰动期的电离层上行离子数据，分别在磁平静期和磁扰动期用线性模型、多项式模型、核密度估计、高斯混合模型进行拟合，并分别进行拟合优度检验，比较四种模型的拟合优度，从而找出磁平静期和磁扰动期较为合适的拟合模型，再根据得到的较为合适拟合模型对电离层上行离子磁纬向分布特征进行研究，找出离子运动规律，建立经验模型。通过建立的经验模型，比较两种时期离子上行强度，分析地磁活动水平对离子上行强度的影响；最后，将该模型应用于实际问题来进行实例分析。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

（1）2017年2月—2014年3月，仔细研究相关文献，查阅各种拟合模型的相关书籍，熟练掌握各种拟合方法，为进行建立拟合模型奠定基础。

（2）2017年4月，利用数据进行拟合，建立拟合模型，得出结论，完善论文内容，形成初稿。

（3）2017年5月初，将该理论应用于实际问题来进行实例分析，并完成毕业论文的撰写和修改。

4. 参考文献

[1] shelley e g, johnson r g, sharp r d. satellite observations of energetic heavy ions during a geomagnetic storm. j. geophys. res.,1972, 77(31):6104— 6110.

[2] moore te. origing of magnetospheric plasma. rev. geophys.(suppl.), 1991, 1039— 1048.

[3] sharp r d. lennartsson w,peterson wk, et al.the origin of the plasma in the distant plasma sheet. j. geophys. res., 1982, 87(a12):10420— 10424.