中国科学院百人计划入选者.docx
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中国科学院百人计划入选者
中国科学院“百人计划”入选者
终期考核评估表
聘用单位空间科学与应用研究中心
姓名秦刚
从事专业空间物理
入选年度2006
是否获得择优支持是资助年度2007
入选者现任职务研究员
到岗工作时间2005年11月
年在岗工作时间12个月
中国科学院人事教育局制
说明
、请入选者实事求是地填写表中内容。
、封面中的“入选年度”、“到岗工作时间”、“年在岗工作时间”必须填写，否则视材料无效。
所在单位需在封皮“聘用单位”处加盖单位公章。
、聘用单位需将人才专项经费的支出使用情况由聘用单位财务部门做出专题报告作为必备附件一并报院。
专项经费若存在结余，需专门说明结余原因，并提交结余经费使用计划。
同时入选者还需附入选者与聘用单位签定的工作目标任务书，年度考核等有关材料，获奖证明等相关材料。
研究工作进展总体情况
一，科研进展：
本人获得资助以来的研究工作主要集中在空间高能粒子的传播过程及其物理机制的理论和数据分析研究。
取得如下学术成就：
1．提出一个非线性的关于高能粒子的纵向扩散理论，它与高能粒子的横向扩散理论、非线性引导中心理论（NLGC）相结合得到扩展非线性引导中心理论（NLGC-E）。
空间高能粒子的扩散机制问题是困扰空间物理界多年的重要问题，它是研究空间高能粒子传播、加速机制的理论基础之一，但多年来空间高能粒子扩散机制的理论结果总是不能很好地与观测结果相吻合。
我们通过数值模拟研究了高能粒子在磁湍流中具有的不尽相同的扩散现象：
在近似于slab模型的磁湍流条件下的高能粒子做横向亚扩散，但在二元slab+2D模型磁湍流条件下的高能粒子的横向经典扩散得到恢复。
进一步提出一个非线性的关于高能粒子的纵向扩散理论，它与高能粒子的横向扩散理论，非线性引导中心理论（NLGC）相结合得到扩展非线性引导中心理论（NLGC-E），该理论可以同时得到高能粒子的纵向和横向扩散系数。
NLGC-E理论上将推动行星际高能粒子传播机制的深入研究。
我们提出的NLGC-E理论与之前（Shalchietal.,TheAstrophysicalJournal,2004）发展的非线性扩散理论相比优点是数学上相对简单。
此理论得到国际同行的关注：
如leRouxandWebb（TheAstrophysicalJournal,667:
930,2007）评论道：
“However,NLGCtheoryhasbeenextendedfurtherrecentlytotakeintoaccountthecouplingbetweenparallelandperpendiculardiffusion（Qin2007）”；Ruffoloetal.（TheAstrophysicalJournal,686:
1231,2008）评论道：
“Furthermore,itisappealingtomergethetheoriesofparallelandperpendiculardiffusion,asinweaklynonlineartheory（Shalchietal.,TheAstrophysicalJournal,2004b）,butthecombinedtheoryisverycomplicated（seealsoleRoux&Webb2007）.AsomewhatlesscomplicatedmergerwasproposedbyQin（2007）”.
2．发现绝热冷却和横向扩散效应是影响太阳高能粒子在日球层中传播的两个非常重要的因素。
太阳高能粒子（SEP）是由太阳表面的爆发过程（耀斑或日冕抛射事件）所加速并在日球层传播的带电高能粒子，对其传播的研究在国际上是一个热点问题。
SEP分为明显不同的两类：
长时间、大尺度的一般认为与CME相关的缓变SEP，和短时间、小尺度的一般认为与耀斑相关的脉冲SEP事件。
当太阳事件发生时，空间高能粒子密度可以增加一百万倍，这将对太空中的航天员和卫星电子元件带来严重的损伤。
CME引起的行星际激波可以把SEP加速到GeV的量级，从而影响地球磁层并引起磁暴、低纬强极光和有噪无线电发射，以致破坏电力系统和无线电通讯。
在太阳表面被太阳事件加速的高能粒子的速度远大于激波速度，所以这种高能粒子可以用来做大型太阳风扰动抵达地球附近的预警。
我们研究表明绝热冷却效应和横向扩散效应是两个非常重要的影响因素，对长久以来的理论结果与实际观测不符合问题提供了一种新的解决途径，并可以对太阳高能粒子的双向电子流、蓄水池等观测效应提供新的解释。
另外，我们建立了一个考虑磁流管结构的太阳风湍流模型，在此基础上进行了关于高能粒子扩散传播机制的数值模拟，发现太阳风中的磁流管结构能显著地影响高能粒子的扩散过程。
3．初步进行了银河宇宙线（GCR）的调制研究。
银河宇宙线的调制研究对长时间的载人空间旅行（例如飞往火星或移民月球）具有重要意义。
载人火星之旅具有两难选择，因为GCR很难屏蔽，飞往火星应该选择太阳极大期，但大多数太阳高能粒子事件发生在太阳极大期。
另外，最近的第24太阳极小期GCR通量达到有记录以来的最大值，这对GCR的调制研究带来新的挑战。
我们的数值模拟初步表明最近的太阳极小期GCR通量反常高峰主要是由最近行星际磁场和带电粒子横向扩散系数的反常降低引起的，数值结果与观测数据符合较好。
4，初步开展了磁层高能粒子的传播、加速机制的研究。
这一研究工作对地球空间飞行器和太空人的安全保障、长途通讯、民用航空等具有重要意义。
它可以帮助我们更好地认识地球附近的辐射环境并对由行星际扰动引起的地磁活动进行预报。
我们采用Zhang（JGR,2006）发展的包括各种传播和加速机制的磁层高能粒子传播模型进行研究，这个模型的特点是直接研究作为位置和动量函数的粒子通量。
这里我们将行星际高能粒子研究模型引入磁层高能粒子的研究上，探讨了磁层对流速度的散度所引起的高能粒子加速效应。
通过引入模型磁层电场和磁场，我们得到等离子体对流速度，然后根据速度散度就可以得到各个时间、位置的加速效应。
在该模型的基础上，我们研究了各种条件下（平静时期，磁暴各个阶段）的加速效应，发现，各种条件下高能粒子有不同的加速效应，不同磁暴的加速效应也有所不同。
下一步，我们将要在这种粒子加速效应的前提下进一步研究粒子的传播模型，并且将我们的数值计算结果与高能粒子在不同磁层条件下的卫星观测相比较，来验证我们的模型。
本人受资助期间发表11篇国际SCI论文，其中第一作者6篇。
研究工作受到国际同行关注，本人所发表论著在最近5年被SCI他引达到250次（据中国科学院国家科学图书馆文献情报中心检索）。
所主持科研项目获得两项国家自然基金委面上项目以及多次研究所和实验室科学项目的支持。
二，国家重大项目与集体项目：
积极与本实验室其他同行团结合作，积极投入本实验室建设，并作为主要参加人获得国家自然基金委专项基金项目：
2005年优秀国家重点实验室研究项目，以及国家自然基金委2006年度创新研究群体科学基金等。
积极参加国家重大项目，作为子专题负责人参与了XX973计划。
并且积极参与我国重大空间科学计划——夸父计划：
作为地方组委会Co-Chair参与组织了第三届夸父计划国际研讨会；参与了夸父计划科学目标的讨论活动，并在2010年国际夸父研讨会上做了题为：
KeyScientificObjectivesofKuaFu–A的报告。
三，团队建设和人才培养：
初步建立了科研团队：
由1名副研、1名博士后和9名研究生组成。
研究生包括博士研究生5名，硕士研究生4名。
（由于所招收硕士研究生除低年级学生外均已转为提前攻读博士，所以至今没有研究生毕业。
）积极与本实验室其他同行团结合作，积极投入实验室建设，并作为主要参加人参与实验室集体合作科研项目的申请及合作研究工作。
四，国内外学术交流：
积极参加国际学术交流。
与国际多个空间高能粒子小组进行广泛、深入的合作，包括美国特拉华大学的WilliamMatthaeus教授，美国阿拉巴马大学的李刚教授，美国佛罗里达理工学院的张明教授，以及德国鲁尔-波鸿大学的AndreasShalchi教授（现转为加拿大曼尼托巴大学教授）。
其中，与AndreasShalchi教授的合作得到了中德科学中心的资助。
另外，我们与李刚教授和张明教授合作连续几年申请了自然基金委重点项目，去年进入了重点项目的答辩环节。
本人还担任了2008年亚太地区国际日球物理年夏季培训学校第教师。
发表论文（篇）、论著（部或章节）、申请专利（项）
国内刊物
国际刊物
11
SCI
11
EI
国际会议
1
出版专著
受理的发明专利数
受资助期间发表的有代表性的论文、论著细目
作者排序
年份
题目
第一署名单位
期刊或国际
会议名称
卷期
页
第一作者
2006
Paralleldiffusionofchargedparticlesinstrong2Dturbulence
空间科学与应用研究中心
AstrophyscalJournal
640
L103
第一作者
2006
Theeffectofadiabaticcoolingonthefittedparallelmeanfreepathofsolarenergeticparticles
空间科学与应用研究中心
J.Geophys.Res.
111
A08101
第一作者
2007
NonlinearParallelDiffusionofChargedParticles:
ExtensiontotheNonlinearGuidingCenterTheory
空间科学与应用研究中心
AstrophyscalJournal
656
217
第一作者
2008
Effectoffluxtubesinsolarwindonthediffusionofenergeticparticles
空间科学与应用研究中心
AstrophyscalJournal
682
L129
第一作者
2008
Chargedenergeticparticlesdiffusioninsolarwindwithflux-tube-structures
空间科学与应用研究中心
AIPConferenceProceedings
1039
314
第一作者
2009
PredictionoftheshockarrivaltimeswithSEPobservations
空间科学与应用研究中心
J.Geophys.Res.
114
A09104
第一作者
2009
Pitchanglediffusioncoefficientsofchargedparticlesfromcomputersimulations
空间科学与应用研究中心
AstrophyscalJournal
707
61
非第一作者
2007
UlyssesobservationsofJovianrelativisticelectronsintheinterplanetaryspacenearJupiter:
Determinationofperpendicularparticletransportcoefficientsandtheirenergydependence
FloridaInstituteofTechnology
Planet.SpaceSci.
55
12
非第一作者
2009
PropagationofSolarEnergeticParticlesin3-dimensionalInterplanetaryMagneticFields
FloridaInstituteofTechnology
AstrophyscalJournal
692
109
非第一作者
2010
RandomWalkofMagneticFieldLines:
AnalyticalTheoryversusSimulations
空间科学与应用研究中心
Astrophys.SpaceSci.
330
279
非第一作者
2011
ASimpleAnalyticalMethodtoDetermineSolarEnergeticParticlesMeanFreePath
空间科学与应用研究中心
AstrophyscalJournal
730
46
非第一作者
2011
EffectofcurrentsheetsonthesolarwindmagneticfieldpowerspectrumfromtheUlyssesobservation:
fromKraichnantoKolmogorovscaling
UniversityofAlabamainHuntsville
Phys.Rev.Lett.
106
125001
人才培养及团队建设
固定人员
2
流动人员
1
培养博士生
5
培养硕士生
4
主持或承担重大项目及经费情况
（1）承担973、863等国家级重大项目
名称
职位
经费来源
经费额度（万元）
XX973项目
子专题负责人
财政部
60
（2）承担国家自然基金项目
名称
职位
经费来源
经费额度（万元）
自然基金委面上项目：
磁湍流中带电粒子的扩散机制研究
主持人
国家自然基金委
38
自然基金委面上项目：
极端太阳平静期银河宇宙线调制研究
主持人
国家自然基金委
45
自然基金委优秀国家重点实验室研究项目：
暴时近地空间带电粒子的分布特性和演化方式
主要参加人
国家自然基金委
30
国家自然基金委创新研究群体：
空间天气物理预报模式研究群体基金项目
主要参加人
国家自然基金委
100
（3）承担院内重大或重要方向性项目
名称
职位
经费来源
经费额度（万元）
（4）承担研究所项目
名称
职位
经费来源
经费额度（万元）
研究所创新，模型磁湍流中带电粒子的扩散研究
主持人
研究所
30
（5）承担其他项目
名称
职位
经费来源
经费额度（万元）
实验室专项，灾害性空间天气典型事件中太阳高能粒子（SEP）在行星际传播过程的研究
主持人
空间天气学国家重点实验室
30
实验室专项，太阳高能粒子（SEP）在地球磁层中的传播过程的初步研究
主持人
空间天气学国家重点实验室
20
实验室专项，第24太阳周平静期银河宇宙线调制研究
主持人
空间天气学国家重点实验室
20
863计划重点项目太阳活动与近月空间环境变化的关系与理论模型的研究
副组长/子课题负责人
财政部
36
公益性行业（气象）科研专项：
灾害性空间天气事件数值模拟与仿真
子课题负责人
财政部
53
上述经费合计（万元）
462
获表彰奖励情况
（1）国家级奖励
年度
获奖名称
排名
（2）获得国家杰出青年科学基金
资助年度
资助金额（万元）
项目名称
从至年
（3）院级奖励或其他奖励
专项经费使用情况
科目
发生额度（万元）
备注
科研业务
52．14
设备购置
44．55
基建费用
27
人员费用
47.65
公务费用
3
燃料动力费
其他
11．65
管理费
合计（万元）
186
注：
“作者排序”栏按“第一作者”、“通信作者”、“非第一作者”顺序填写。
“人才培养及团队建设”：
固定人员指研究所在编人员；流动人员指客座、高级访问学者、博士后。
“主持或承担重大项目及经费情况”：
不包含“百人计划”资助经费；其中入选者至少应获得2项以上自然科学基金或相当的项目资助。
“获表彰奖励情况”中国家级奖励包括国家自然科学奖、国家科学技术进步奖、国家技术发明奖和中华人民共和国国际科学技术合作奖。
初评估专家考核意见
秦刚博士在百人计划执行期间，在空间高能粒子的传播、加速机制的研究方面取得了重要进展，主要有：
1扩展了其先前发展的高能粒子横向扩散的准线性引导中心理论，使之亦描述高能粒子的纵向扩散效应。
2通过理论研究和数据分析发现绝热冷却和横向扩散效应对太阳高能粒子传播的重要影响。
3开展了银河宇宙线的调制研究，发现最近太阳极小期宇宙线强度的反常增大主要是行星际磁场和横向扩散系数的反常减小引起的。
以上研究结果发表11篇国际论文。
全部论著在受到资助期间被SCI他引250次，得到国际同行的关注和认可。
所主持研究项目获得两项自然基金委面上项目支持。
另外，秦刚博士到位后积极参加所在的空间天气学国家重点实验室的建设，作为主要参加人获得了自然基金委优秀国家重点实验室研究项目和创新研究群体科学基金等的支持。
在国际合作方面，与多个国际同行保持紧密合作，并联合进行了自然基金委重点项目的申请。
秦刚博士到位以来组建了一个人员结构合理、工作效率较高的空间高能粒子研究小组：
包括一名研究员、一名副研究员、一名博士后、5名博士生、4名硕士生。
秦刚博士政治和业务素质较高，有一定的组织管理能力。
受到资助以来爱岗敬业，团结同事，有良好团队协作精神。
是一位很有发展潜能的优秀青年学者。
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