《基於CASSINI衛星觀測的土星輻射帶粒子動力學過程研究》是依託南昌大學，由唐榮欣擔任項目負責人的地區科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於CASSINI衛星觀測的土星輻射帶粒子動力學過程研究
- 項目類別：地區科學基金項目
- 項目負責人：唐榮欣
- 依託單位：南昌大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
利用CASSINI探測器對土星輻射帶長期觀測的高精度粒子波動電場磁場數據，引入非線性理論，針對土星輻射帶區域能量粒子動力學過程和相關的非線性效應進行研究。我們將結合不同的行星際條件，研究能量粒子特性，尤其是高能粒子（＞1MeV），粒子加速和損失機制，土星眾多衛星和土星環對輻射帶粒子傳輸的影響；對Whistler mode chorus wave的觀測做細緻的事件分析和統計，研究chorus在磁赤道附近以及偏離磁赤道之後都是如何傳播的，具體機制是什麼，chorus波在電子俯仰角散射中的作用，對粒子加速的影響等；引入非線性理論，討論非線性效應在chorus 波粒子加速機制中的重要性；深入研究土星輻射帶能量粒子模型，與磁層粒子注入事件的相關性。
結題摘要
在本研究中，（1）我們對土星探測衛星Cassini的觀測數據進行挑選和分析，我們在甄別一些細微事件的背景條件，獲得了土星中高能電子通量的統計分析結果，以及哨聲模合聲的非線性特徵統計結果。（2）對於哨聲模合聲波的非線性激發過程深入計算分析，發現合聲波的非線性激發在某種程度上收到準線性理論的影響，並且在（熱電子密度、溫度各向異性）參數空間中表征出一定的邊界效應，對於準線性理論是否影響並部分決定了非線性激發過程，背景磁場、磁場曲率和熱電漿密度等參數如何影響非線性激發正在深入研究，取得了一定成果。（3）利用MMS衛星的高精度數據，主要對磁重聯區電子動力學過程進行了大量深入研究，首次在觀測中發現了在磁場重聯的電子耗散區附近，發現了電子流Kelven-Helmholtz不穩定性誘發電子渦旋從而產生亞離子尺度的次級磁島結構的確切觀測證據，揭示了次級磁島在重聯中的重要作用以及對磁場重聯中小尺度電子動力學過程的重要性。（4）利用現有針對空間電漿數值模擬和數據分析的手段，對大規模無線感測器網路在空間探測等套用方向上的感測器網路分布算法最佳化，在基於電漿結晶模型的虛擬力算法中，對湯川勢中的德拜長度參數進行了討論，發現它會對感測網路拓撲結構、均勻性和移動距離產生影響。我們還提出了一種基於感測器節點間交換力虛擬模型的最佳化算法，給出了最佳參數空間的估計，本成果對未來深空探測和深海探測具有重要的套用價值和前景。（5）建設了南昌大學高性能計算機集群平台，與浪潮集團合作成立了南昌大學-浪潮集團聯合共建高性能計算中心，對空天地一體化海量數據處理和空間數據可視化研究打下基礎。同時，深入研究了全粒子模擬算法在高性能異構計算平台上的GPU、MIC最佳化，全面比較了最佳化性能和加速比，為後續數值模擬研究的深入奠定了基礎。
