太阳风电子速度分布函数（eVDFs）由低能的麦克斯韦核（core）、各向同性的超热晕（halo）和高度场向的超热束流（strahl）等构成。观测表明，strahl随着日心距离的增加逐渐展宽并转化为halo，最有可能的机制是超热电子与哨声波（whistler wave）的波粒相互作用。近年来，描述太阳风中低频湍流输运的（近）不可压缩磁流体力学湍流输运模型得到了广泛发展，并成功通过了帕克太阳探测器等卫星观测的验证。但与电子动理学输运模型之间缺乏自洽的连接。针对上述瓶颈，实验室日冕 ...

布鲁尔—多布森环流（BDC）驱动热带空气上升、极区空气下沉，决定全球臭氧与水汽分布，是平流层物质输运的核心过程。然而极区平流层下沉速度极慢，直接测量极为困难。太阳质子事件（SPE）作为能量最强的高能粒子沉降过程，进入大气后可催化破坏臭氧。极夜条件下臭氧光化学寿命长达数月，其损耗痕迹因而成为追踪动力过程的理想示踪剂。前期工作中，王赤院士团队的李晖研究员与博士生李雅轩等已系统揭示了SPE对北极平流层极涡的增强效应，定量给出了极涡风速增幅的高度分布特征，证实太阳高能质子通量与极涡增 ...

磁重联是太阳风能量进入地球磁层的重要通道，也是驱动磁层对流、极光和地磁活动的基本空间等离子体过程。重联发生后形成的喷流区并非简单平滑的边界，而可能包含丰富的动理学尺度结构。低混杂波是磁层顶重联区常见的等离子体波动，可参与电子加热、跨磁场输运和反常电阻形成。然而，低混杂波如何塑造重联喷流更大范围内的精细结构，仍缺乏直接观测证据。针对这一问题，中国科学院国家空间科学中心太阳活动与空间天气全国重点实验室任勇副研究员，戴磊研究员等人，利用 NASA 磁层多尺度卫星任务（MMS）的高时 ...

内磁层等离子体注入是太阳风-磁层耦合的关键环节之一。当太阳风冲击磁层时，磁场重联与对流会将太阳风能量和等离子体注入到内磁层。能量离子注入是磁暴主相期间环电流增强的主要来源之一，但以往能量离子注入研究多聚焦于L>4.0区域和同步轨道区，对L<4.0区域能量离子注入鲜有报道。中国科学院国家空间科学中心太阳活动与空间天气重点实验室王赤院士团队的何兆海副研究员，戴磊研究员等人利用Van Allen Probes 2013–2016年四年的观测数据，对L<4.0区域能 ...

冕流团块(streamer blob)等太阳风中广泛存在的小型密度扰动事件是在地球轨道附近可通过成像手段观测到的最小太阳风结构，通常被认为是追踪日冕及行星际慢太阳风传播演化的重要示踪载体。其中，部分小型扰动事件的起源与日冕物质抛射(CME)等行星际大尺度爆发现象存在关联，而此类受CME影响的扰动事件能否代表稳态背景太阳风、与宁静小型扰动事件存在何种动力学差异，尚缺乏系统性的定量分析。 近日，中国科学院国家空间科学中心太阳活动与空间天气全国重点实验室（以下简称天气室）沈芳研究员 ...

大尺度行进大气扰动（LSTAD）和电离层扰动（LSTID）是大气重力波分别作用于热层中性成分和电离层等离子体的两种观测形态，通常由暴时快速变化的极区焦耳加热激发，是追踪太阳风能量注入热层-电离层系统后传播与耗散的关键载体之一。然而，热层中性观测面临卫星覆盖稀疏、探测困难等瓶颈，LSTAD观测水平远落后于LSTID，二者缺乏连续、同步的全球观测，使得LSTAD与LSTID的对比研究长期依赖数值模拟，亟需观测证据。近日，中国科学院国家空间科学中心太阳活动与空间天气全国重点实验室中 ...

日侧磁层顶磁场重联是太阳风能量、质量和动量向地球空间输运的主要途径之一，是太阳风-磁层-电离层耦合系统中的核心等离子体物理过程，与地磁暴、亚暴等地磁活动密切相关。该磁场重联过程形成太阳风能量和粒子进入地球空间的通道，在极区高层大气形成极光等、驱动大尺度磁层对流（Dungey循环）。该磁场重联具有间歇性、局部性的特征，会产生通量传输事件，学界已探明该类事件可引发多种电离层响应，例如极向运动极光结构、极向运动雷达极光结构、极向运动等离子体浓度增强以及脉冲式电离层流等。理论预言，该 ...

无碰撞激波是空间物理和天体物理中高能粒子加速的重要源区。地球等行星弓激波下游（即磁鞘）形成的跨尺度瞬态结构，以及与之相关的能量转化和粒子加速机制，是空间等离子体物理研究中的一个基本物理问题。鞘区高速流（High speed jet）是地球等行星弓激波下游常见的瞬态结构，它们通常表现出高于背景磁鞘的动压。其动压可接近上游太阳风动压值，并压缩前沿磁鞘背景等离子体而驱动弓形波。他们携带的大量能量与动量能够通过压缩磁层顶，而引发多种对地效应，从而影响太阳风-磁层-电离层耦合系统中的能 ...

日冕物质抛射（Coronal Mass Ejection，CME）是太阳大气中最剧烈的爆发现象之一，能够将大量携带强磁场的等离子体高速抛入行星际空间。当这些等离子体云传播至地球附近时，可能导致卫星异常、通信中断等。因此。实现CME的快速、准确和自动化监测，对于提升空间天气预报能力具有重要意义。然而，CME通常具有边界模糊、结构弥散、形态变化剧烈等特点。现有深度学习方法大多依赖像素级人工标注数据进行训练，而构建这类数据集需要研究人员勾画CME区域并筛除错误图像，耗时费力，成为制 ...

地磁暴是空间天气中危害最大的现象之一，Dst指数作为衡量地磁暴强度的核心指标，其准确预报对于电网、卫星导航等基础设施的安全运行至关重要。随着全球磁层磁流体力学（GMHD）模型在空间天气业务化应用的开展，相关的Dst指数预报逐步得到应用和发展。与现有经验预报方法相比，GMHD模型能够模拟磁层大尺度电流系统，基于太阳风观测数据的边界输入，理论上模型能够从物理上描述Dst指数的发展变化过程。然而，受限于MHD理论，GMHD模型尚无法对环电流粒子漂移过程进行物理描述，因此实际模拟得到 ...