本站讯  近日，山东大学“太阳爆发及其对行星空间环境的影响”攀登团队极区电离层-磁层耦合课题组在太空台风研究方面取得新进展，利用十余年的星载极光数据，统计给出了北半球太空台风的发生规律。该研究以“北半球太空台风的统计研究”为题，在线发表于Frontiers in Astronomy and Space Sciences（FASS）（Lu Sheng, et al., 2022，IF=4.055），山东大学硕士研究生陆盛为第一作者，极区电离层-磁层耦合课题组邢赞扬副教授为论文通讯作者，山东大学为第一完成和通讯作者单位。

台风是低层大气中发生的强烈热带气旋。那么，在地球或其他行星的高层大气中是否存在类似台风的现象呢？如果存在，它们的发生条件和时空分布规律如何？针对这些科学问题，山东大学极区电离层-磁层课题组长张清和教授带领团队开展了系列研究。张清和教授等首次在地球极区电离层上空发现并命名了“太空台风”（Zhang et al., Nature Communications, 2021），因为它伴随有巨型台风气旋状的极光亮斑结构（水平尺度超过1000公里）、等离子体对流涡旋和速度为零的“台风眼”、强沉降电子“雨”、电子温度上升和离子上行等与台风相似的特征。该太空台风事件发生在极端地磁平静期间，由于太阳风和磁层尾瓣的相互作用，使得在北极磁极点附近形成了一个横跨电离层与磁层的顺时针旋转的漏斗形磁螺旋结构，打开从太阳风与地球磁层-电离层之间的物质与能量传输通道，极大提升了太阳风-磁层-电离层能量的耦合效率，在局地产生了堪比超级磁暴的地磁扰动和能量注入，更新了人们对太阳风-磁层-电离层耦合过程的认识。同时，太空台风造成的极端空间天气环境，会直接影响相关区域的卫星通信导航与超视距雷达探测，影响相关区域空间碎片的轨道稳定及卫星和火箭的安全运行等。因此，找到“太空台风”的发生条件和时空分布规律，具有重要的科学意义和应用价值。

本项研究中，陆盛等对DMSP F16卫星2005-2016年观测到的329个太空台风事件进行了统计分析，研究了太空台风随太阳活动周期､季节和世界时 (UT)的分布规律，探究了其形成与行星际磁场（IMF）和太阳风参数等依赖性，以及发生位置与IMF时钟角之间的关系。研究结果表明：在北半球，(1) 太空台风主要在夏季发生，且在太阳活动高年和午后发生发生率较高；倾向于发生在强正向By、北向Bz和负向Bx的条件下；与太阳风参数没有明显的依赖性（如图1所示）；(2) 太空台风主要发生在磁地方时午后15MLT和地磁纬度85°附近；IMF时钟角基本在45°以上；随IMF时钟角的增大其发生位置向昏侧移动（如图2所示）。综上，在IMF北向By正向条件下，较大太阳高度角和偶极子倾斜(夏季)有助于太阳风入侵地球北半球磁层尾瓣区域，打开太阳风-磁层-电离层耦合通道，进而引起“太空台风”。

图1 北半球太空台风随 (a) 年份、(b) 季节、(c) 世界时、(d-f) IMF (Bx、By 和 Bz) 和 (h-g) 太阳风（速度、动压和质子密度）的分布规律依赖性关系

图2 (a) 北半球太空台风的时空分布（MLAT-MLT）；(b)时钟角 (arctan(By/Bz)) 分布；(c) IMF时钟角与磁地方时位置的关系

该研究受到国家自然科学基金项目、中国电波传播研究所项目、“子午工程二期”和中国博士后科学基金会等的资助。

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