磁暴是重要的空间天气现象。起源于电离层的氧离子是暴时环电流的重要组成部分,对磁暴环电流动力学过程起重要作用(Lotkoetal.,2007)。对于磁层环电流的空间观测研究主要包括卫星实地测量和高能中性原子(ENA,Energetic Neutral Atoms)成像技术。本文中,我们使用TWINS两颗卫星的ENA成像数据研究磁暴期间环电流主要离子成分H+和O+的分布特征。为了区分这两种成分,我们应用ENA次生电子起始脉冲高度统计拟合的方法,对中能段ENA氢和氧原子进行分离,得到ENA-H和ENA-O随观测视线分布;之后,利用ENA成像的遥感发射CT技术,反演获取环电流H+和O+离子通量三维全球分布。考察了两个大磁暴期间的环电流特征,分别是2012年7月15日磁暴和2013年6月28日磁暴。得出如下结果:1.对比了 2012年7月15日主相极大附近(16:45-17:00)时段的16 keV ENA-H和ENA-O随视线分布情况,发现整体上ENA-H增强视线集中在某些有限区域,而ENA-O增强视线处于相对分散的较广区域;还有ENA-H的分布中存在明显的LAE发射,而ENA-O中无明显LAE发射。通过考察ENA强通量视线穿过ENA离子源区网格的情况,发现ENA-H与ENA-O视线穿过MLT分布存在一定差异,ENA-O视线穿过区域磁地方时集中在黄昏前后,而ENA-H视线穿过区域磁地方时集中于黄昏和午夜后。2.考察2012年7月15日磁暴主相快速增长期间5个时段的TWINS-S1卫星ENA-H和ENA-O变化情况,发现随磁暴主相的增长,ENA-H的平均通量在减小,而ENA-O平均通量在增大,ENA-O平均通量/ENA-H平均通量之比与Dst指数绝对值呈现一致的随时间变化规律。这些变化趋势与卫星当地测量到的大磁暴期间环电流O+和H+的能量密度随Dst变化趋势相似。3.考察反演得到2012年7月15日磁暴主相极大附近(16:45-17:00)多能级的环电流H+和O+离子通量分布,发现不论H+离子还是O+离子,强的离子通量都分布在黄昏和午夜侧,主要差别在于H+离子午夜侧增强区域能蔓延到较大L值区域,而O+离子通量增强区域主要保持在3-5区域,很少出现大L值区域蔓延。只有在16keVO+离子通量分布中观测到了明显的黎明侧离子通量增强。还有H+离子和O+离子在选取能段上随能量升高体现出离子通量的不同变化趋势。4.2012年7月15日磁暴主相极大附近,不论16keV,还是32keV,环电流赤道面内O+/H+比例随MLT变化呈现相同规律,即呈现双峰结构,在黄昏和上午出现比例极大。5.对于反演得到的2013年6月28日磁暴三个时段的环电流,在主相增长期和恢复相的两个时段,离子通量峰值区域都主要分布于黄昏后,向午夜扩展,在主相极大附近,离子通量峰值出现在午夜后接近黎明。在L值上,O+强通量基本处于3-5之间,而H+增强通量在恢复相能明显延伸到7以上。