结合主成分分析和支持向量机的太阳耀斑预报模型

太阳耀斑是剧烈的太阳活动现象之一,耀斑的预报对人类活动有着重要的实用价值.为进一步提高太阳耀斑的预报准确率,本文在综合考虑太阳黑子活动区参量、10.7 cm太阳射电流量等预报因子的前提下,提出了结合主成分分析和支持向量机的太阳耀斑预报模型.本模型的太阳黑子活动区参量包括黑子群面积、黑子群的Mc Intosh分类、活动区日面经度延伸、可见黑子数和黑子群的磁分类.本文首先对上述参量进行了合适的属性编码并归一化建模所需数据集,然后利用主成分分析方法提取出主要特征,应用支持向量机方法建立了耀斑预报模型.最后,本文将该模型预报结果与其他预报模型的结果进行了对比,结果验证了结合主成分分析和支持向量机的太阳耀斑预报模型是一种有效的预报模型.     

太阳耀斑预报研究进展

太阳耀斑是指发生在太阳表面局部区域中突然和大规模的能量释放过程.它是空间环境的主要扰动源,对地球空间环境造成很大影响.太阳耀斑预报是空间天气预报的重要组成部分,对其研究具有重要的实用价值和科学意义.现有的大部分太阳耀斑预报模型是从观测数据提取预报因子,利用各种统计和数据挖掘技术建立预报因子与耀斑发生之间的关系模型,利用建立的模型对未来时间的耀斑发生进行预报.在预报研究中,预报因子、预报方法和预报模型是3个主要研究领域.其中预报因子的选取和数据处理尤为重要,是建立预报模型的前期工作.预报因子主要采用太阳黑子、磁场参量和分形因子等.预报方法包括统计方法、机器学习方法和数据同化方法.统计方法在早期的耀斑预报建模中用的较多,随着数据挖掘技术的发展,越来越多的机器学习方法应用到预报模型中并取得了较好效果.而近期发展的数据同化方法有更好的模型修正能力.预报模型早期基本使用静态模型,后来发展起来的动态模型具有更强的优势;而自组织临界模型在物理方面给了耀斑发生更多的解释.本文分别从这3个方面总结了耀斑预报的研究进展,结合中国科学院国家天文台太阳活动预报中心的工作,评述了一些重要的研究成果.最后,对未来的研究方向进行了总结和展望.     

耀斑前等离子体宏观不稳定性的几何判别

从1986年2月4日X_(■)/3B级耀斑前的光球、色球形态特征出发,用观测几何参量代替等离子体不稳定性的Kruskal-判别式中尚不能观测到的物理参量,对活动区的等离子体宏观不稳定性进行判别,用于耀斑的物理预报。     

级联激波触发的太阳耀斑理论

随着观测特征不断积累和丰富,太阳耀斑的理论模型也越来越多。空间观测的结果似乎只要求活动区磁场是双极拱形,与大量的电流片模型不一致。耀斑过程可能并不总是一种机制。本文从理论上进一步讨论太阳耀斑的级联爆发模型。对流区的波动能量转换为活动区的横向磁场能量,由于扭转不稳定性使磁能释放,并转换为激波动能,活动区激发的级联     

电离层与太阳活动性关系

秉含着不同时间尺度的太阳电磁辐射变化无疑会调制电离层. 作为电离层物理的核心 问题之一, 电离层对太阳活动性的依存关系是认知电离层结构与演变的基础. 本文简要地综 述最近一些年在电离层的太阳活动性依赖特性方面取得的进展, 涉及的内容包括: (1) 在太阳 辐射的观测与太阳活动指数方面, 以电离层研究的视角评述了太阳活动指数存在的问题, 统 计证实了太阳活动指数与EUV 辐射通量间的非线性关系, 以及改进太阳活动指数的一些努 力; (2) 阐述了在不同高度电离层的太阳活动性依赖性的工作进展, 特别是最近的统计研究发 现, 随着太阳EUV 辐射通量变化, 电离层电子密度变化趋势与所在纬度、季节、地方时和高 度有关, 可区分为准线性、放大和饱和3 种类型, 取决于不同的主控物理过程; (3) 太阳活动 历史序列和23/24 太阳活动周极低展示出太阳活动性存在极端现象, 讨论了太阳辐射极端条 件下的电离层状态; (4) 在电离层的耀斑响应方面, 对全球观测数据的分析研究揭示出耀斑期 间电离层响应与一些太阳参数的统计关系, 特别是修正了以往关于电离层响应与天顶角无关 的错误论断. 利用电离层模式成功模拟了耀斑期间电离层响应的季节、地方时变化和高度差 异等的观测特征. 以上相关工作有助于理解电离层的基本过程, 并为电离层建模、预报和相 关工程应用提供指导.     

太阳爆发对产妇分娩影响初探

2000年前后,太阳活动将进入第23周高峰年.太阳耀斑爆发引起宇宙环境的突然改变,将产生一系列的生物效应.自2O世纪20年代以来,关于“太阳-生物圈”问题的大量研究已表明,人体的许多生理指标都受到太阳活动的调制.本文从优生角度回顾、调查并分析了在第22太阳活动周期间,太阳耀斑爆发(简称太阳爆发)对产妇分娩的影响,发现     

太阳活动区推迟演化的一种可能的解释

太阳活动区通常以黑子群为标志.对活动区的光学,射电观测表明,在不同层次(高度)上,太阳活动区的活动有不同的表现.例如,黑子的转动、耀斑活动、厘米波射电现象(缓变辐射和爆发)、米波Ⅰ型源等,分别属于光球、色球、低日冕和高日冕这些不同层次上的太阳活动现象.观测表明黑子转动与耀斑产生率有推迟相关.Kai指出,在厘米波缓变源与米波Ⅰ型源之间存在着时延1—2天的推迟演化相关.我们通过对1972年8月(McMath 11976)活动区的研究,证实了Kai的结论,并且指出这种相关不仅表现在Ⅰ型源强度极大时,而且还有演化曲线上更为细致的相关.我们对于1970—1972年共计三年的米波Ⅰ型源的统计研究     

基于暗条电流演化的太阳耀斑唯象模型

1 引言观测显示耀斑的发生与暗条活动密切相关。而Van Tend和Kuperus以及以后不少作者则从理论上探讨了暗条作为活动区电流,它的演化和运动与耀斑过程的物理联系。然而,由于高质量观测资料的取得极其困难和耀斑过程的复杂性,观测和理论之间缺少定量的分析和比较。我们曾基于4个极其难得的耀斑观测资料,建立了耀斑爆发与暗条电流强度、能量变化之间的定量关系,从观测和理论两个方面加强了耀斑-暗条电流模型的地位。 1981年5月13日大双带耀斑是21周太阳峰年期间著名的耀斑之一,它具有丰富的观测     

太阳耀斑产生前的Hα红移速度场

太阳耀斑是太阳大气中剧烈的动力学事件.在耀斑脉冲相期间,由发射光谱谱线的红不对称性计算所得的Doppler速度已经得到了广泛的研究.Fisher通过数值模拟计算认为,红不对称性是由于色球压缩区的向下运动所致.但是,在耀斑事件之前是否存在谱线的红不对称性?它与耀斑的发生是否存在着必然的联系?这对耀斑的研究和预报有着十分重要的意义.艾国祥等人对1989年太阳AR5395活动区的28次耀斑事件的观测结果进行归纳,认为:耀斑出现在0.5—2h之前的HβDoeppler红移速度区,并位于Hβ速度场反变线的红移一侧,指出无论在耀斑前或耀斑时,色球中耀斑都具有下降流的特征.我们利用南京大学太阳塔的二维CCD成像光谱仪对1993年12月26日的1N/M1.5耀斑的爆发全过程进行了Hα的CCD二维光谱观测,特别是,在耀斑初相(04:02UT)前44min(03:18UT)也获得了一幅Hα二维光谱图像,这在太阳的二维光谱观测中是十分宝贵的.所采用的Hα谱线宽度为～1.0nm,每个象元对应为0.0042nm,在图像狭缝方向的分辨率为2”00,图像视场为2.’77×1.’33.图1分别展示了耀斑爆发前,脉冲相和主相的Hα蓝翼-0.1nm等强度轮廓图.     

太阳耀斑出现在H_βDoppler速度图的红移区的实测证据

1989年3月,太阳上出现超级太阳活动区,怀柔编号89065,Boulder编号5395,日球坐标是N33,L260。这个区是近十多年来黑子面积最大、活动最激烈的太阳活动区,发生了连续的太阳大耀斑、X射线事件和特大质子事件。北京天文台怀柔太阳观测站从3月7日至17日连续获得高质量的矢量磁图——H_β Doppler速度图,并观测到29次耀斑。这些丰富的资