Abstract Relativistic electron fluxes in the outer radiation belt exhibit significant variability during geomagnetic storms and substorms. This study investigates rapid relativistic electron enhancements (REE) in the outer radiation belt throughout the entire Van Allen Probes (RBSP) era from October 2012 to October 2019. Utilizing RBSP measurements, we identify 182 rapid REE events characterized by a factor of greater than two increase in relativistic electron fluxes within a half RBSP orbit (approximately 4.5 hr) at L = 4.5–5.5. Approximately 76% of rapid REE events occur during geomagnetic storms. Rapid REEs during storms are concentrated within the 12‐hr period preceding and the 24‐hr period following the end of the storm's main phase. Intense REE are more likely found in storm's main phase compared to moderate REE. Sub‐relativistic and relativistic electron injections are commonly observed during rapid REE. Substorm activities (AL/AE, MPB index) and convection (AU index) are more intense before and during REE, in contrast to the intervals following REEs. The intensity of rapid REE correlates with the strength of substorms and convection. This comprehensive survey suggests that rapid REEs in the outer radiation belt are likely associated with, but not strictly tied to, geomagnetic storms. Enhanced convection and substorm appear to create favorable conditions for rapid REE. These substorms and enhanced convection are likely linked to favorable solar wind conditions for REEs, as documented in previous studies.

Catastrophic failure in engineering structures of island reefs would occur when the tertiary creep initiates in coral reef limestone with a transition from short- to long-term load. Due to the complexity of biological structures, the underlying micro-behaviors involving time-dependent deformation are poorly understood. For this, an abnormal phenomenon was observed where the axial and lateral creep deformations were mutually independent by a series of triaxial tests under constant stress and strain rate conditions. The significantly large lateral creep deformation implies that the creep process cannot be described in continuum mechanics regime. Herein, it is hypothesized that sliding mechanism of crystal cleavages dominates the lateral creep deformation in coral reef limestone. Then, approaches of polarizing microscope (PM) and scanning electronic microscope (SEM) are utilized to validate the hypothesis. It shows that the sliding behavior of crystal cleavages combats with conventional creep micro-mechanisms at certain condition. The former is sensitive to time and strain rate, and is merely activated in the creep regime.

Abstract Monitoring and investigation of the solar‐terrestrial space environment is a huge challenge for humans in space age. To this end, China has established the Ground‐based Space Environment Monitoring Network, namely Chinese Meridian Project (CMP). The project comprises three major systems: the Space Environment Monitoring System, Data and Communication System, and Scientific Application System. The Space Environment Monitoring System adopts a well‐designed monitoring architecture, known as “One Chain, Three Networks, and Four Focuses,” to achieve stereoscopic and comprehensive monitoring of the entire solar‐terrestrial space. The “One‐Chain” component utilizes optical, radio, interplanetary scintillation, cosmic ray instruments to cover the causal chain of space weather disturbances from the solar surface to near‐Earth space. For the ionosphere, middle and upper atmosphere, and magnetic field, instruments are deployed along longitudes of 120° and 100°E, and latitudes of 30° and 40°N, forming the “Three Networks.” Furthermore, more powerful monitoring facilities or large‐scale instruments have been deployed in four key regions: the high‐latitude polar region, mid‐latitude region in northern China, low‐latitude region at Hainan Island, and the Tibet region. These four regions are crucial for disturbances propagation and evolution, or possess unique geographical and topographical characteristics. The Data and Communication System and Scientific Application System are designed for data collecting, processing, storage, mining, and providing user service based on data acquired by the Space Environment Monitoring System. The data obtained by CMP will be shared with the global scientific community, facilitating enhanced collaboration on space weather and space physics research.

Abstract The impact of upstream conditions on magnetopause reconnection has been an intriguing question in solar wind‐magnetosphere coupling. In this study, we conduct a statistical analysis of plasma properties in the reconnection outflow region and the associated upstream solar wind/magnetosheath. We observe that the normalized ion density ( N / N sw ) decreases and the flow speed ( V / V sw ) increases in the upstream magnetosheath with distance from the subsolar point, consistent with previous models and observations. The magnetic field strength (| B |), ion density ( N ), and ion bulk speed (| V |) in the upstream magnetosheath exhibit close correlations with those in the reconnection outflow region. This upstream‐downstream correlation likely arises from the process of forming reconnection outflows, where most upstream ions cross the separatrix and mix with ion outflow already accelerated near the X‐line. High‐speed part of reconnection outflow is mostly located on the magnetosphere side of the magnetopause current layer, with outflow velocities peaking close to the upstream magnetosheath Alfvén speed. The spatial extent of high‐speed outflow is greater in conditions of lower solar wind Alfvén Mach number ( M A , sw ). Additionally, the southward magnetic field in the magnetosheath and | B | of magnetopause current layer are larger in the cases of lower M A , sw . These findings indicate a close connection of plasma properties between the outflow region of magnetopause reconnection and the upstream magnetosheath.

Abstract A Low lAtitude long Range Ionospheric raDar (LARID), which was built recently at Dongfang (19.2°N, 108.8°E, magnetic latitude 13.9°), Hainan Is., China, is employed to study the ionospheric variability over a large region. The LARID consists of two high frequency (HF) coherent backscatter radars, looking toward east and west, respectively, with a field‐of‐view covering a wide longitude from Africa to Pacific. Here we report some results by the LARID, with main focus on its capabilities, advantages and limitations in monitoring ionospheric variability. The results show that the LARID can detect various ionospheric variations at low latitudes, including (a) sequentially generated equatorial plasma bubbles over a longitude span of ∼80°, (b) near‐range E region irregularities drifting across more than 1,000 km, (c) ionospheric background information retrieved from ground scatters, (d) traveling ionospheric disturbances, and (e) sporadic E structures reflecting HF radio waves at low elevation angles. It is demonstrated that the LARID provides an important tool for investigating different types of ionospheric variability over a broad region, especially over the Indian Ocean and west Pacific, and will contribute significantly to the regional ionospheric weather forecasting.

Abstract The solar cycle includes multi‐scale variations in the near‐Earth space regions including plasmasphere, inner radiation belt (IRB), ionosphere, mesosphere and lower thermosphere (MLT). We present a thorough analysis of the extent of solar cycle effect on those four regions by using mesospheric and thermospheric geopotential height and temperature from SABER on TIMED, ionospheric hmF2 from Chinese Meridian Project, high‐energy protons in IRB and electron density in plasmasphere from Van Allen Probes within 2013–2018 intervals. By analyzing evolutions of these quantities, we find that entire IRB, ionosphere and MLT region shrink at solar minimum and stretch at solar maximum by ∼10 3 , 50–10 2 , and 1 km scales, respectively, while plasmapause shows an opposite trend. Fourier spectra of these quantities have been investigated by Lomb–Scargle periodogram. The mid‐term periodic oscillations (13.5‐day, 45‐day, and 52‐day) have been observed in MLT region, matching well with plasmapause locations and geomagnetic indices, which have not been observed in solar EUV radiation and IRB. This may indicate that those oscillations facilitate energy exchange and mass transportation between MLT region and plasmasphere due to magnetic storms and substorms. The oscillation periods of higher energy (102.6 MeV) in IRB have not been observed in MLT region except for annual variations. The impact of higher energy protons on MLT regions may not be significant, although they could penetrate deeper into MLT region. Our results reveal relationships between some quantities and solar cycle multi‐scale modulation, which may provide assistance and monitors for mass transportation in the near‐Earth space regions.

Dicke state is one of the most useful multipartite quantum states. In this paper, by utilizing the method of designing the evolution operators to construct shortcuts to adiabatic passages (STAP), we have implemented the fast preparation of Dicke states |D3(2)〉 and |D4(2)〉 with one step. Specifically, with the assistance of quantum Zeno dynamics, the original Hamiltonian of the system is simplified into an effective Hamiltonian. Under the dynamic evolution of this effective Hamiltonian, the pulse control is realized by selecting two appropriate auxiliary parameters. This not only greatly shortens the evolution time but also optimizes the operation of the quantum system. In addition, we have discussed the effects of decoherence, parameter fluctuations and noise on fidelity. The results indicate that the proposed protocol maintains high fidelity. Finally, the fast preparation of Dicke state |Dn(2)〉 can be achieved based on the same method.