进展报告 窦贤康 2011-06-11

报告提纲 实验室简介及研究方向 队伍建设与人才培养 研究水平和学术影响 学术交流与运行管理 1 2 3 4

实验室定位与目标 1、实验室简介及研究方向 2005 中国科学院基础等离子体物理重点实验室 2011 中国科学院近地空间环境重点实验室 致力于推动近地空间环境前沿科学问题的研究，揭示近地空间环境各圈层之间的耦合过程以及物质与能量的输运机制，突破国内空间探测技术的研制水平，建设国际上重要的近地空间环境研究中心和高端人才培养基地，并满足国家在空间环境保障、深空探测、以及其他国防和军事方面的战略需求。

1、实验室简介及研究方向 属于空间物理学科，主要研究地球对流层以上直至内磁层的广大区域中发生的物理现象和过程。

1、实验室简介及研究方向 核心问题：各圈层之间耦合、物质与能量输运 太阳大气 行星际 空间 磁层 热层 电离层 中高层 大气 对流层 地球表面

1、实验室简介及研究方向 近地空间环境重点实验室 中国科学院近地空间环境重点实验室的建设规划 空间物理 大气物理 原子分子物理 物理化学 研究力量 近地空间环境重点实验室 人才培养 赵九章班 国家战略需求 深空探测 国防和军事应用 空间环境保障 等离子体物理 物理电子学 临近空间探测技术 突破 一流的卫星有效载荷 近地空间环境对太阳活动的响应 近地空间环境中的基本物理过程 地基观测技术与研究 天基探测技术与研究 空间等离子体环境的实验室研究

1、实验室简介及研究方向 中国科学院近地空间环境重点实验室组织结构 近地空间环境重点实验室 学术委员会 地基观测技术与研究 近地空间环境中的基本物理过程 近地空间环境对太阳活动的响应 数据模式与计算平台 临近空间探测平台 空间有效载荷研制平台 空间等离子体环境的实验室研究 天基探测技术与研究 蒙城国家野外观测台站 研究单元 支撑平台

1、实验室简介及研究方向 实验室主任：窦贤康 实验室副主任：汪毓明、陆全明、郑坚 研究单元负责人： 陆全明 近地空间环境中的基本物理过程 陆全明 近地空间环境中的基本物理过程 汪毓明 近地空间环境对太阳活动的响应 郑 坚 空间等离子体环境的实验室研究 窦贤康 地基观测技术与研究 张铁龙 天基探测技术与研究 支撑平台负责人： 孙东松 蒙城国家野外观测台站 李 陶 临近空间探测平台 陈向军 空间有效载荷研制平台 李会民 数据、模式与计算平台

1、实验室简介及研究方向 学术委员会主任：魏奉思院士 中科院空间科学与应用研究中心 学术委员会副主任：俞昌旋院士 中国科学技术大学 学术委员会主任：魏奉思院士 中科院空间科学与应用研究中心 学术委员会副主任：俞昌旋院士 中国科学技术大学 学术委员会委员： 涂传诒 北京大学 吕达仁 中科院大气所 陈 颙 中国地震局 王 水 中国科学技术大学 万卫星 中科院地质与地球物理研究所 王 赤 中科院空间科学与应用研究中心 李 定 易 帆 武汉大学 曹晋滨 北京航空航天大学 林 郁 美国奥本大学 窦贤康

1、实验室简介及研究方向 研究单元: 1.近地空间环境中的基本物理过程 负责人：陆全明 成员：王水、李陶、陈出新、李毅、王传兵 研究方向： 研究单元: 1.近地空间环境中的基本物理过程 负责人：陆全明 成员：王水、李陶、陈出新、李毅、王传兵 研究方向： 中高层大气中大气重力波的耗散或破碎过程 地球磁层中的磁场重联过程及其效应 地球磁层中的波和粒子间的相互作用及其带 电粒子加速 近地空间环境中各圈层间的动力学耦合

1、实验室简介及研究方向 研究单元: 2.近地空间环境对太阳活动的响应 负责人：汪毓明 成员：雷久侯、郑惠南、申成龙、缪彬、马明 研究方向： 研究单元: 2.近地空间环境对太阳活动的响应 负责人：汪毓明 成员：雷久侯、郑惠南、申成龙、缪彬、马明 研究方向： 太阳爆发活动及其日冕和行星际过程 日冕和行星际参数的太阳周行为研究 地磁暴及太阳高能粒子事件的因果链研究 电离层和热层对太阳活动水平以及行星际扰动的响应 太阳活动对低层大气的影响

1、实验室简介及研究方向 研究单元: 3.空间等离子体环境的实验室研究 负责人：郑坚 成员：俞昌旋、李定、刘万东、秦宏、王少杰、张文禄、 研究单元: 3.空间等离子体环境的实验室研究 负责人：郑坚 成员：俞昌旋、李定、刘万东、秦宏、王少杰、张文禄、 马锦秀、曹金祥、李弘、谢锦林、蔡辉山 研究方向： 磁场重联的实验室研究 等离子体基本波动过程的研究 等离子体相互作用的研究 带电粒子辐射对探测器的影响

1、实验室简介及研究方向 研究单元: 4.地基观测技术与研究 负责人：窦贤康 成员：孙东松、陈旸、傅云飞、薛向辉、周任君、栾晓莉 研究方向： 研究单元: 4.地基观测技术与研究 负责人：窦贤康 成员：孙东松、陈旸、傅云飞、薛向辉、周任君、栾晓莉 研究方向： 主动和被动光学遥感仪器系统：高光谱分辨率激光雷 达系统用于探测中高层大气风场和温度；高精度全自 动化被动光学仪器用于探测中间层顶重力波和大气温 度和风场 中高层大气动力学研究 中高层大气气候学研究 中高层大气与电离层、对流层大气的耦合研究

1、实验室简介及研究方向 研究单元: 5.天基探测技术与研究 负责人：张铁龙 成员：陈向军、单旭、汪海、李毅人 研究方向： 研究单元: 5.天基探测技术与研究 负责人：张铁龙 成员：陈向军、单旭、汪海、李毅人 研究方向： 低能离子能谱仪的研制 低能离子质谱仪及其核心技术（TOF，扫描 高压电源等）研究 太阳紫外光污染防护设计研究 空间探测仪器电磁兼容的设计与测试 空间探测仪器的地面检测方案与设备研制 空间探测仪器的数据校正与处理

1、实验室简介及研究方向 支撑平台: 1.蒙城国家野外观测台站 负责人：孙东松 成员：薛向辉、陈廷娣 仪器设备及功能：

1、实验室简介及研究方向 支撑平台: 2.临近空间探测平台 负责人：李陶 成员：孙东松、薛向辉、陈廷娣 仪器设备及功能： 支撑平台: 2.临近空间探测平台 负责人：李陶 成员：孙东松、薛向辉、陈廷娣 仪器设备及功能： Mie-Rayleigh-Na荧光双波长激光雷达系统 车载多普勒测风激光雷达系统

1、实验室简介及研究方向 支撑平台: 3.空间有效载荷研制平台 负责人：陈向军 成员：李毅人、汪海、单旭 仪器设备及功能： 组装工作室 支撑平台: 3.空间有效载荷研制平台 负责人：陈向军 成员：李毅人、汪海、单旭 仪器设备及功能： 组装工作室 电子学实验室 离子束标定系统 测试和存储真空箱

1、实验室简介及研究方向 支撑平台: 4.数据、模式与计算平台 负责人：李会民 成员：申成龙、周任君 仪器设备及功能： 大容量数据存储系统 支撑平台: 4.数据、模式与计算平台 负责人：李会民 成员：申成龙、周任君 仪器设备及功能： 大容量数据存储系统 计算集群

报告提纲 实验室简介及研究方向 队伍建设与人才培养 研究水平和学术影响 学术交流与运行管理 1 2 3 4

2、队伍建设与人才培养 空间物理学科点的历史、沿革 等离子体物理学科点的历史、沿革 1958年 1978年 1998年 2003年 招 收 1958年 1978年 1998年 2003年 招 收 本科生 培 养 硕士生 博士点 博士后流动站 2001年被评为国家重点学科 等离子体物理学科点的历史、沿革 1974年 1978年 1981年 1985年 招 收 本科生 培 养 硕士生 首 批 博士点 博士后流动站 2001年被评为国家重点学科

发展历程 2010 – 2、队伍建设与人才培养 2000s 80s 近地空间环境 重点实验室 90s 1958 60-70s 优势力量 空间物理 学科点 2010 – 2000s 80s 60-70s 近地空间环境 重点实验室 赵九章先生建立 空间物理学科点 太阳大气动力学 的数值模拟研究 （王水） 日地物理和空间天气学 （汪毓明） 中高层大气探测 （李陶） （雷久侯） 1958 地磁活动相关 现象的理论和 实验研究 90s 中高层大气动力学 （窦贤康） 空间等离子体物理 （陆全明） 空间有效载荷 （张铁龙） 热层/电离层对 太阳活动响应 等离子体物理、大气科学、 物理电子学、原子分子物理、 物理化学 早期发展 创建 人才培养拓展方向 战略布局 人才引进 优势力量 整合重组 发展历程

2、队伍建设与人才培养 实验室队伍状况 固定人员 流动人员 人数 合计 研究 技术 管理 小计 硕士 博士 博士后 访问学者 34 4 2 人数 合计 研究 技术 管理 小计 硕士 博士 博士后 访问学者 34 4 2 40 43 47 7 3 100 140 类 别 人数 中国科学院院士 2 千人计划 长江、杰青 6 科学院百人 4 全国百篇 科学院院长特别奖 3

2、队伍建设与人才培养 国内外学术组织任职情况 姓 名 学术组织名称 职务 王 水 国际日地物理科学委员会（SCOSTEP） 学科代表 姓 名 学术组织名称 职务 王 水 国际日地物理科学委员会（SCOSTEP） 学科代表 中国空间科学学会 常务理事 窦贤康 理事 中国地球物理学会空间天气专业委员会 轮值主席 陆全明 委员 汪毓明 陈向军 全国原子分子物理学会专业委员会 李 定 中国物理学会等离子体物理分会 主任 中国核学会理事暨学术工作委员 副主任 国际纯粹与应用物理联盟（IUPAP）等离子体物理专业委员会

2、队伍建设与人才培养 国内外学术期刊任职情况 姓 名 学术期刊名称 职务 陆全明 科学通报 编委 王 水 空间科学学报 窦贤康 陈向军 姓 名 学术期刊名称 职务 陆全明 科学通报 编委 王 水 空间科学学报 窦贤康 陈向军 Journal of Atomic and Molecular Sciences Associate Editor 俞昌旋 Plasma Science and Technology 顾问 中国科学 G Chinese Physics Letters 物理 刘万东 曹金祥 宇航学报

2、队伍建设与人才培养 突出的人才培养 国家重点学科（空间物理学科点，2002、2007） 教育部评估高校第一（地球物理一级学科，2009） 优秀毕业生—空间物理学科 院士：魏奉思 国家重点实验室主任：王赤 副校长：窦贤康（科大）、邓晓华（南昌大学） 长江、杰青：4人（近5年同领域4/7） 全国百篇：4人（同领域80%） 科学院院长特别奖：3人（同领域100%）

2、队伍建设与人才培养 优秀人才培养—等离子体物理学科 第一位等离子体物理方向的“杰青”获得者：李定 普元软件公司董事长兼CEO：刘亚东 上海光机所实验室主任：韩申生 APS fellow PPPL：傅国勇 国家重大专项专家组成员 中国科大全国百篇：郑坚 北京希波尔科技发展有限公司总经理：陈继峰 华中科学技术大学国家磁约束聚变专家委员会委员：庄革 MIT 世界知名等离子体波加热专家：林毅君 复旦大学联合国侯赛因奖获得者：封东来

报告提纲 实验室简介及研究方向 队伍建设与人才培养 研究水平和学术影响 学术交流与运行管理 1 2 3 4

3、研究水平和学术影响 空间物理学科点近五年主持科研项目 2010年度中国科学院近地空间环境重点实验室共承担各类科研项目54项，共涉及科研经费12493万元，当年到位科研经费4114.3万元。其中包括新增基金委杰出青年基金1项、重点项目1项、国家973项目子课题1项、863计划项目4项、科学院创新项目1项。 空间物理学科点近五年主持科研项目 国家杰出青年基金项目3项（同领域3/7） 国家基金重点项目2项，重大项目子课题1项 中科院重要方向项目3项 科技部973计划项目课题2项 国家863专项 国家大科学工程项目 需加入创新群体项目，经费增长柱状图

3、研究水平和学术影响 Top Journal 影响因子 科大空间物理 JGR ～3.0 37 ApJ ～7.0 14 PRL 3 2010年度实验室人员在各类国内外学术刊物上共计发表论文53篇，SCI论文51篇。其中Phys. Rev. Lett.2篇；Astrophys. J. 3篇；J. Geophys. Res. 12篇；Phys. Plasmas13篇；Plasma Phys.Control. Fusion 6篇。 空间物理学科点近5年发表SCI期刊论文130余篇，他引1100余次 第一单位的顶级期刊论文情况 Top Journal 影响因子 科大空间物理 JGR ～3.0 37 ApJ ～7.0 14 PRL 3 需要统计整个实验室的论文不仅仅是空间专业，还缺论文数量和引用的柱状图

3、研究水平和学术影响 代表性成果1： 车载多普勒测风激光雷达 大气风场是最重要的大气要素之一中层大气风场的探测仍然极具挑战性 建成一部可探测3-40 km高度大气风场，并且具有机动、灵活等特点的多普勒测风激光雷达

3、研究水平和学术影响 车载测风激光雷达新疆某地观测结果

3、研究水平和学术影响 代表性成果2： 无碰撞磁场重联中电子加速的物理机制 我们研究了磁重联对电子的加速，提出了一种电子在重联的X点和Ｏ型点电子被非绝热加速的新机制。有6篇文章发表于PRL, JGR, PoP上 。 上图为电子在磁重联中被加速的动能的变化。

3、研究水平和学术影响 通过数值模拟发现加速后的电子有幂指数分布 发现了电子在磁岛中加速的证据 表1提供了HALOE在10和20的结果与Sridharan et al [2009] 激光雷达在Gadanki (13.5)的结果和Li et al. 在Mauna Loa (19.5)的结果的比较。 通过数值模拟发现加速后的电子有幂指数分布 发现了电子在磁岛中加速的证据

3、研究水平和学术影响 代表性成果3： Na层大气动力学响应 利用自主的钠荧光激光雷达观测资料，结合卫星观测，统计研究了中纬度地区突发钠层事件，相关成果发表于JGR, AG上。 统计了突发钠层的特征参数 探讨了突发钠层与突发E层、流星注入之间的关系

3、研究水平和学术影响 Dou et al. 2010

3、研究水平和学术影响 代表性成果4：日珥自动识别与追踪系统（SLIPCAT） 建立了完整的可自动更新的日珥事件列表网站，获得了大样本统计规律 ，文章去年发表于ApJ。 是目前为止唯一一个公开的完整的日珥在线目录册。 现在该网站已被STEREO卫星的官方网站收录

3、研究水平和学术影响 代表性成果5： 地磁暴及太阳高能粒子事件研究 ——两类极其重要的空间天气事件 通过分析20个典型的磁云事件，研究了利用磁通量管模型来预测地磁暴强度的可能性，文章发表于Sol. Phys.。 慢CME强SEP事件 快CME弱SEP事件 发展了计算日冕激波强度的方法，并能很好预测太阳高能粒子事件的强弱 ，文章发表于ApJ。

2、研究水平和学术影响 IAU太阳活动分会三年一次的进展报告 本课题组工作 2 项 国内学者工作 10 项

3、研究水平和学术影响 代表性成果6： 热层大气密度对太阳风高速流的响应 形成一系列文章，均发表于高水平国际期刊，如JGR, GRL等。

3、研究水平和学术影响 表1提供了HALOE在10和20的结果与Sridharan et al [2009] 激光雷达在Gadanki (13.5)的结果和Li et al. 在Mauna Loa (19.5)的结果的比较。 温度和臭氧被发现与太阳周期有显著的关系[Remsberg 2008; Li et al., 2008]

3、研究水平和学术影响 此成果获得国际媒体广泛关注 美国国家基金委出资的CEDAR (Coupling, Energetics and Dynamics of Atmospheric Regions) 2009年post期刊重点强调该发现： 此成果获得国际媒体广泛关注

3、研究水平和学术影响 代表性成果7：磁场重联的实验室研究 在LMP实验装置的基础上，一个磁场重联的实验装置已经建成并且开展了初步的实验研究。由于装置尺度和等离子体参数的影响，决定了我们的实验能够测量电子惯性区内外的重联物理。通过测量得到了真空下的磁场截面分布，和理论计算的磁场分布基本一致。在等离子体下，由等离子体的参数决定了重联过程中不存在通量的堆积，由磁探针的测量得到了验证。经过测量发现了在电流棒产生的重联位形中，有较小的等离子体电流产生，这由较低的等离子体密度以及微弱的驱动决定。重联过程中发现了密度片的产生和倾斜，并且发现密度片的厚度和轴向磁场大小相关。相关部分实验结果已经发表在Plasma Sci. & Tech.等学术刊物上。

报告提纲 实验室简介及研究方向 队伍建设与人才培养 研究水平和学术影响 学术交流与运行管理 1 2 3 4

4、学术交流与运行管理 2010年国内外交流情况 聘请了浙江大学陈骝教授为中国科学技术大学大师讲席教授； 聘请了美国Auburn University林郁教授为中国科学技术大学客座教授， 5月20日来校访问并进行合作研究。 8月23日邀请英国Aberystwyth University李醒博士来中国科学技术大学访问并进行合作研究。 邀请中国工程物理研究院资深研究院郑志坚来访讲学、交流。

4、学术交流与运行管理 2010年11月16日， 中科院阴和俊副院长来校视察实验室。 2010年11月19日， 中科院资环局局长范蔚茗和固体地球科学处处长张鸿翔等领导视察实验室并听取报告。

4、学术交流与运行管理 2011年3月17日，科技部基础司张先恩司长、高新司廖小罕副司长等人来校视察，并听取了实验室最近的工作汇报和建设规划，给予了高度评价。 2011年3月31日，科技部主要分管领导陈小娅副部长、基础司彭以祺副司长等人参观视察了本实验室，并听取实验室最近的工作汇报和建设规划，给予了高度评价。

4、学术交流与运行管理 固定资产情况 建筑面积（平方米） 设备总台（件）数 设备总值（万元） 4674.95 487 4130 设备名称 设备型号 购买时间 价格(万元) 接收望远镜 购置 2011 60 车载多普勒测风激光雷达 研制 2010 1000 YAG Pro激光器 80 Matisse染料激光器 70 Millennia Prime半导体激光器 40 大容量数据存储系统 稳态直线磁化等离子体装置 2000 100 远红外吸收谱仪 30 激光诱导荧光散射系统(V 6308TC30) 并行机群 2009 米-瑞利-钠荧光激光雷达 2005 300 电离层探测仪 2003 90 微波矢量分析仪 2004

4、学术交流与运行管理 主要仪器设备(图) 蒙城国家野外观测台站 Mie-Rayleigh-Na荧光双波长激光雷达系统

4、学术交流与运行管理 主要仪器设备(图) 车载多普勒测风激光雷达系统 测试和存储真空箱

4、学术交流与运行管理 主要仪器设备(图) 大容量数据存储系统 计算集群

谢谢 敬请批评指正!