中文摘要：

研究由非相干散射雷达数据反演计算极光区沉降粒子能通量谱的原理与方法，以及由卫星紫外成像计算极光沉降粒子能通量和平均能量的方法。利用Polar卫星UVI和EISCAT雷达据，计算获得地球空间暴期间沉降粒子能量特征参量和能谱的数据集。藉此研究磁暴和亚暴不同相位期间沉降粒子能通量和平均能量的全球分布，鉴别来自不同磁层区域沉降粒子的特征。结合太阳风和IMF数据，研究行星际扰动对极光粒子沉降的控制作用。这在国际上是近几年才发展起来的研究，部分研究内容在国内尚属首次，对深入认识暴时磁层-电离层耦合相互作用以及极光粒子沉降过程等具有重要意义。

结论摘要：

极区电离层在太阳风-磁层-电离层耦合过程中起着关键作用,而极区粒子沉降是磁层向下输送能量、损失等离子体的重要途径。本项目联合利用地面EISCAT/ESR雷达和卫星观测数据，将数据分析和数值模拟相结合，取得了以下重要结果（1）系统对比研究了极光椭圆区、极尖/极隙区以及极盖区电离层气候学特征。（2）改进和完善了由非相干散射雷达数据重建极光粒子能谱的算法，重建结果与卫星观测较好地吻合。（3）通过数值求解电子传输方程，研究了极光能量粒子与高层大气相互作用过程；其结果在卫星全球极光成像观测研究中有重要应用价值。（4）模拟计算表明在暴时强等离子体对流条件下，极尖/极隙区低能粒子沉降能引发极区顶部电离层显著的电离增强。（5）研究了极尖/极隙区对IMF Bz多次快速南/北向变换的响应。研究结果对深入磁层-电离层耦合相互作用以及极光粒子沉降过程等具有重要意义。