近日，山东大学前沿交叉科学青岛研究院朱辉教授团队对2024年5月特大磁暴期间太阳高能粒子事件的研究取得重要进展。研究成果以“Solar Energetic Particle Events During May 2024 Geomagnetic Superstorm”为题发表于国际学术期刊Geophysical Research Letters（自然指数期刊，JCR一区）。山东大学前沿交叉科学青岛研究院博士研究生佘政豪为论文第一作者，朱辉教授为唯一通讯作者。校内合作者包括空间科学研究院孔祥良教授和陈耀教授，山东大学为唯一完成单位。

太阳高能粒子事件是指太阳爆发产生的高能粒子到达地球后，引起地球磁层空间中高能粒子通量增强的现象。这类事件常会引发多种空间天气灾害，例如卫星运行异常、航空高度上的辐射水平增强和极区高频波通讯扰动。太阳高能粒子进入地球磁层后的运动过程受到地磁场的控制，地磁场可阻碍太阳高能粒子往近地空间穿透，相关概念称为地磁屏蔽效应。以往的卫星观测和试验粒子模拟已对地磁活动水平和地磁屏蔽效应关系等进行了广泛研究。2024年5月发生了自2003年万圣节磁暴以来最大的地磁暴，其Dst指数达到-412nT，因此备受学界关注。该大磁暴期间发生了三起太阳高能粒子事件，这为研究极端地磁活动对太阳高能粒子的地磁屏蔽效应提供了宝贵的机会。

图1：2024年5月特大磁暴期间的太阳高能粒子事件概况图

朱辉教授带领团队成员，使用处于日地第一拉格朗日点的卫星ACE、地球同步轨道卫星GOES16、GOES18和太阳同步轨道卫星MetOp-C的观测数据，并结合试验粒子模拟方法，对2024年5月特大磁暴期间的三起太阳高能粒子事件开展了详细的研究。该研究使用GOES卫星MPS-HI仪器质子通量数据，并将其与ACE卫星的质子通量数据对比，揭示了三起事件中地球同步轨道上观测到的0.08-0.98MeV能段质子频繁且突然的通量波动可能由磁尾的高能质子注入和随后的质子漂移回声引起。而在能量更高的能段范围1MeV-500MeV，该研究首次发现了GOES卫星SGPS仪器视场朝东探头与视场朝西探头的质子通量比值与Kp指数的相关性具有很强的能量（或刚度）依赖性。团队基于太阳高能粒子截止刚度的半影区理论对这一依赖性给出了合理的解释。

图2：地球同步轨道上的高能质子东西通量比与太阳风动压的三分之一次方、Kp指数和Dst指数相关系数（作为能量的函数）

此外，该研究还使用近地轨道卫星MetOp-C的数据进一步得到了25MeV和50MeV质子的截止纬度。这与地球同步轨道上的质子观测特征，共同展示了2024年5月特大磁暴期间地磁场对太阳高能粒子屏蔽效应，进一步深化了对太阳高能粒子在地球磁层中传播过程的理解。

朱辉教授长期致力于磁层中等离子体波动特性、带电粒子运动以及波粒相互作用研究，该研究工作得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金和山东大学杰出中青年基金联合支持。

原文链接：http://dx.doi.org/10.1029/2025GL119559