环电流是磁层电流体系重要组成部分,环电流的增强造成地球表面磁场水平分量的降低,甚至形成地磁暴,因此研究环电流区离子的特性,开发环电流的模型,对于磁暴、亚暴等磁层现象具有重要的作用。为了研究环电流区离子分布的特征,开发模拟环电流区离子分布的方法,我们开展了如下工作:(1)修正环电流的经验模型并模拟环电流的分布,利用Cluster的观测结果验证该模型的可行性;(2)计算NUADU/TC-2观测到的ENA源区的位置;(3)用层析成像法反演环电流区离子的分布。在第一部分的研究中,我们修正了沈超-刘振兴[84] [2002]磁暴主相期间环电流离子模型,对比Cluster的观测结果,得到结论:考虑了损失锥,使得在极限投掷角范围内的离子沉降在大气中;修正了环电流的损失系数,使得向阳面和背阳面出现了不对称;模拟的10-30kev能量离子的分布和用Cluster携带的CIS探测仪的结果具有相当的一致性,说明模型具有可行性。在第二部分的研究中,我们用几何的方法计算ENA源区的中心和边界点位置。若在足够短的时间内,卫星观测到同一结构的ENA源,通过分析不同观测点看到ENA源之间几何关系的方法,对ENA源区中心和边界点予以确定。在第三部分的研究中,我们开发了新的反演技术和算法来反演环电流的分布。我们把层析成像技术引入到反演环电流区离子的分布中来。把磁层空间环电流区域划分为网格并依据层析成像常用的代数重建法反演环电流的分布。反演前后的环电流离子分布具一致性,证实了这种反演方法的可行性。