1. 研究目的与意义及国内外研究现状

磁鞘等离子体密度通常由弓激波至磁层顶递减，但高于磁层顶内部磁层边界密度，磁场强度小于磁层顶内部磁场，由于近地磁场强度的增强，带电粒子在磁层顶内部区域受等离子体波加速，磁鞘高能粒子数量小于磁层[Phan et al., 1994]。磁鞘等离子体密度可在一次太阳风事件期间得到增强，与上游太阳风参数关系密切，且与电离层离子上行通量有关，因此磁鞘等离子体密度的影响参数较多，找出与之相关性较大的参数对理解太阳风-磁层-电离层耦合具有一定参考意义。

国内外研究现状

地球是一个内部具有强烈磁场的行星，在没有外部驱动力的情况下，地球偶极场与自转轴之间的夹角大约为11。在太阳风存在的情况下，磁场分布情况有所变化，在地球周围会形成一个空腔区，即地球磁层-Magnetosphere。磁层的外边界称为磁层顶（Magmetopause）；在日侧磁层顶向外，超声速的太阳风吹向地球并与地球磁场作用形成弓激波（Bowshock）；弓激波与磁层顶之间的等离子体区域为磁鞘（Magnetosheath）[Wang, 2008]。在较低的高度上（1500-2000km）， 磁层直接与电离层耦合（M-I coupling）。磁层等离子体主要来源于太阳风和电离层[焦维新, 2003; Yohsuke etal., 2007; 王劲松吕建永, 2009]。磁鞘是位于上游弓激波和磁层顶之间的区域，其等离子体主要来源于太阳风和电离外流离子[Gloeckler et al., 1986; Fu et al., 2002; Zhao et al., 2014]，据其电荷和粒子组成可判定其来源。典型磁鞘离子的能级为1keV，电子的能级为100eV，等离子体密度约为20/cc. 由于切向间断面或各种等离子体波的产生，磁鞘等离子体波动非常普遍。最主要的表现是随着行星际磁场IMF的南向变化，日侧磁场重联，磁场被压缩，太阳风能量传输到磁层[Sibeck Gosling, 1996]. 由于太阳风磁场与地球磁场的耦合，太阳风磁力线在高纬极区和夜侧磁尾（即磁层边界层）与地球磁力线相连，等离子体可沿该开放磁力线区域进入电离层，形成能量较低的日侧极光沉降。 高维数据的降维方法大致分为线性方法和非线性方法。由于线性方法有易解释性、可延展性和简单性等优点，所以，线性降维是高维数据处理中的一个主要研究方向。线性降维方法主要包括：主成分分析(PCA, Principal Component Analysis)、投影寻踪(PP, Projection Pursuit)、线性奇异分析(LDA, Linear discrimenant Analysis)等。这些线性降维的主要原理是高维数据空间中如何设计线性模型的特征向量。但是这些降维方法对于具有非线性结构数据的降维效果却并不好。然而针对高维数据集的非线性的特性，近年来发展的有Laplacian Eigenmap、LLE (Locally Linear Embedding)、ISOMAP (Isometric Map)、多维尺度分析(MDS, Multidimensional Scalar)等非线性局部嵌入方法。Li提出的切片逆回归（Sliced inverse regression, SIR）方法已经成为经典的充分降维方法并被广泛应用，切片逆回归既可应用于线性降维也能应用于非线性降维。Robert Tibshirani提出了一种新的变量选择技术Lasso，即Least Absolute Shrinkage and Selection Operator。

2. 研究的基本内容

本文研究一次磁暴期间磁鞘等离子体密度的变化特征，主要讨论：

1）磁鞘等离子体平均数密度的时序变化特征；

2）磁鞘等离子体数密度与上游太阳风和行星际磁场参数间的关系，并通过多元线性回归、逐步自回归、主成分分析，切片逆回归和lasso等降维回归方法来给出具体模型。比较这些模型得到的效果，选择合适模型。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实行方案： 通过查阅书籍、期刊及网络上的一些共享资源，在老师、同学的帮助指导下，完成磁鞘等离子体密度的模型建立及研究，并且运用r统计软件完成数据的处理。

进度：

2016年3月15日-3月29日 确定研究课题、寻找数据并提交任务书。

4. 参考文献

[1]焦维新, 2003. 空间天气学. 北京: 气象出版社, p, 59-61, 86-88, 90-103, isbn 7-5029-3519-3.[2]yohsuke, kamide, abrahm. c. l. chian, 2007. handbook of the solar-terrestrial environment. verlag berlin heidelberg: springer press, p, 163-165, isbn 978-7-03-028359-7.

[3]王劲松, 吕建永 , 2009. 空间天气 . 北京 : 气象出版社, p, 14-21, 32-35, 39-40, 54-55, isbn 978-7-5026-4914-3.

[4]gloeckler, g., et al., solar wind carbon, nitrogen and oxygen abundances measured in the earths magnetosheath with ampte/cce, geophys. res. lett., 13, 793, 1986.