行星际日冕物质抛射（ICME）在内日球层径向传播过程中会不断膨胀。如果该膨胀是绝热过程，那么可以预期的是ICME内等离子体温度的下降速度会比周围的太阳风等离子体要快。然而，天气室王赤研究员、刘颍研究员等人早期的统计研究均表明30 AU以内ICME等离子体温度的下降速率和周围太阳风的情况大体相当，并且经验性确定的多方过程指数也在1.15～1.33之间。这些发现都表明ICME中存在等离子体加热过程。

行星际激波被认为是除了地磁暴环电流之外，引起中低纬度地区电网中较强GIC的主要因素。但极端的行星际激波究竟会造成中低纬度地区电网的GIC风险达到何等水平，迄今为止尚未见研究。

磁场重联是将磁化等离子体内磁场能量转化为粒子动能和热能的重要物理过程，也是打开磁层顶将太阳风能量输入地球空间的主要机制。在电流片两侧等离子体具有非对称结构的情况下（例如向阳面磁层顶），磁场重联过程表现出不同于对称重联的显著特征。非对称条件下磁场重联是如何触发和发展的是空间物理研究领域的一个热点问题，目前对非对称重联的全局特征研究更多的依靠数值模拟来实现。

银河宇宙线是来源于太阳系外的高能粒子，一般认为是银河系内部的激波对星际粒子的加速形成，主要成分是质子。这些高能粒子在进入太阳系后会受行星际磁场的调制影响，相关的理论数值研究能帮助人们正确认识宇宙线传输的物理规律。最近实验室郭孝城研究员与美国阿拉巴马大学Huntsville分校的Vladimir Florinski教授在这个课题上做出了重要的成果。

由于受到太阳风的冲击，地球磁层顶前会形成一个弯曲的舷激波，舷激波的非稳态特性研究是空间物理学的一个前沿问题，激波面非稳态会直接影响能量的耗散机制和粒子的加速机制。此外，磁层顶非对称磁场重联和磁尾重联均会受到行星际磁场和太阳风等离子体参数的调制，是太阳风-磁层耦合的重要纽带。构建一个包含电子-离子的全球（Global）磁层动理学全粒子模型（Particle-in-cell, PIC）对于进一步研究太阳风-磁层多尺度耦合的物理问题和粒子动理学行为具有重要的意义，还可联合磁层的全球 ...

活动区NOAA 12297在2015年3月15日产生的日冕物质抛射（CME）与12小时前该活动区的另一次CME爆发共同驱动了第24太阳活动周到目前为止最强的一次地磁暴现象，Dst指数达到了-223 nT，并且两次爆发都只是伴随着C级耀斑，却产生了这样强的地磁效应（Liu et al., 2015, ApJL, 809, L34）。关于此次事件的日面活动源区情况还没有相关的研究工作。实验室王瑞、刘颍研究员等与ISSI-Beijing的交流访问学者Ivan Zimovets共同对 ...

行星际太阳风条件如何调制地球空间环境是空间天气研究的挑战性科学问题。地球磁场开闭力线边界（Open-closed field line boundary，简称OCB）是开放磁力线（一端连接地球，一端连接行星际太阳风）和闭合磁力线（两端均与地球相连）的分界面。 OCB内部区域决定了开放磁通的大小，从而决定了地球磁场能量的变化，进一步影响地球空间环境。一般认为，地球OCB受到向阳面磁层顶重联和磁尾重联的综合调制，是太阳风-磁层-电离层耦合程度的重要表征量之一。研究OCB的位置位形 ...

自从上个世纪60年代开始，科学家们就在0.3～20 AU（日地距离）间的太阳风观测中证实了阿尔芬扰动的广泛存在。一般认为，行星际阿尔芬扰动起源于太阳表面并沿着太阳磁场向外传播。随着研究的逐步深入，人们发现太阳风阿尔芬度随日心距而下降，其成因还是不解之谜。有理论推测行星际阿尔芬扰动还存在其他的产生源，其产生的向太阳传播的阿尔芬扰动与太阳表面产生的向外阿尔芬扰动相互作用，加热太阳风等离子体，从而导致该现象。然而，除了北京大学太阳风湍流研究团队在1 AU附近发现的一些事例以外，尚无 ...

近日，《自然・通讯》（Nature Communications）发表了实验室江朝伟、冯学尚等利用数值模拟研究太阳爆发活动的最新成果“Data-driven magnetohydrodynamic modelling of a flux-emerging active region leading to solar eruption”。该论文通过观测数据直接驱动的磁流体模拟，自洽的重现了发生在太阳活动区内的一次爆发事件的起源―形成过程，并揭示了导致该次爆发的物理原因。

阿尔芬波是等离子体中的基本波模，由空间物理先驱诺贝尔奖得主H.Alfvén预言提出。动力学阿尔芬波（Kinetic Alfvén Wave，KAW）由阿尔芬波演化而来，特征是在垂直磁力线方向上的波长小于离子运动尺度。 磁层中电流片经常很薄，可以接近离子运动的特征尺度；在薄电流片中，不均匀性的空间尺度和波长相当，KAW必然从平面波过渡到本征模的形式。Dai[2009]从理论上原创提出动力学阿尔芬本征波模 （Kinetic Alfvén Eigenmode）的概念，用来解释磁重联 ...