太阳黑子相对数峰值幅度及时间的一种预测方法

介绍了一种预测估计太阳黑子相对数峰值的幅度及出现时间的方法．回归分析太阳活动周初期月黑子数的变化率与周峰值及上升段时间长度的关系，表明它们具有较高的相关性，变化率较大的活动周的峰值一般较大，而上升段的时间又往往较短．分析了第２３周初期约２ ａ间实测的黑子数，并依其变化率对该周作了预测估计．认为其黑子数月平滑值的峰值将可能是１３９.２±１８．８，上升段的时间长度约为（３．３１± ０．４２） ａ，即峰值将可能出现在 ２０００年春季前后，月均值的峰值将可能接近１７０．１±２２．９，上升段时间约为（３．４２±０．５６）ａ，即该峰值出现时间略晚于月平滑值的峰值出现时间．     

太阳黑子相对数变化的小波分析

利用小波变换方法分析了1749－2000年间的太阳黑子相对数月平滑值的时间序列，结果表明太阳黑子相对数变化的主要周期分量，除了人们研究过的约11a的周期具有时变性，其他如数十年的及世纪周期等，也都具有时变的特征，由于一些主要的周期分量存在一定的时变性，使太阳黑子相对数时间序列的变化呈现极为复杂的特征，并增加了对其未来变化做准确预报的困难，深入研究主要的周期分量的时变特征和引起时变的物理机制，对改善太阳黑子相对数预报的精度，尤其是深刻认识太阳黑子相对数变化的过程，将具有积极的意义。     

第24太阳周将是一个低太阳周？

提出了一个简单实用的对太阳黑子数平滑月均值做比较的方法, 考虑了国际黑子数的实际计数精度和已有实测数据时间序列特征, 利用实测数据与本文推导出的比较黑子数大小的公式, 估算出2009年1月至2009年4月太阳黑子数平滑月均值的范围, 判断出第24周可能起始于2008年12月. 然后用我们发展的相似周方法与相似位相概念做出了分别适用于预报第24周上升相的时间长度和极大黑子数值的统计公式, 预测出第24周将在2013年9月至2014年5月期间出现平滑月均黑子数为60~80的最高峰, 该值远低于第23周的120.8的高峰.     

太阳常数与太阳黑子数关系的交叉小波分析

利用1976~2006年间的太阳常数观测资料和小波方法分析了太阳常数的演变规律及其与太阳黑子数的关系. 连续小波分析结果表明, 太阳常数具有多尺度的演变特征. 在低频部分, 太阳常数与太阳黑子数的变化大体一致, 具有显著和稳定的8~11.4年的振荡周期; 在高频部分, 无论是太阳常数, 还是太阳黑子数, 仅在太阳周的峰值时期才表现出2~6月的间歇性显著振荡周期. 交叉小波分析结果表明, 太阳黑子数与太阳常数在8~11.4年的频段上具有显著的共振周期, 且在此频段上太阳黑子数的变化略超前于太阳常数变化约2个月. 在此时间尺度上, 太阳黑子数的变化是导致太阳常数周期性变化的主要原因之一. 在2~6月的频段, 太阳黑子数与太阳常数仅在太阳周的峰值期才存在显著的共振周期, 但二者的位相关系不稳定. 在考虑太阳黑子数与太阳常数位相关系的条件下, 建立太阳常数的重建模型并进行了检验; 最后重建了1878~1975年逐月的太阳常数时间序列.     

利用太阳周初期月黑子数上升率预报周峰值的检验

简要介绍了利用太阳活动周初期月平滑太阳黑子数(SSN)的上升率预报太阳周极大值的方法.利用回归方法计算太阳周初期24个月的月黑子数上升率,分析得到上升率与太阳活动周极大值的定量关系,依此对极大值的幅度做出预报.检验了作者在2000年发布的利用这个方法提前对第23周极大值做出的预报,其后与实际测量结果的比较表明预报与实际测量结果符合得较好,预报值的相对误差约为实测值的15.2%.同时本文重点介绍了利用该方法和国际上发布的新的V2.0版黑子序列对第22~24周的极大值统一进行的模拟预报,以检验该方法的有效性,结果表明对这3个活动周的模拟预报与实际测量结果符合得较好,预报误差分别约为实测值的10.6%,6.4%和15.2%.作者认为该预报方法具有一定的应用价值.     

太阳活动与人类灵感

太阳活动与地球气候的关系是众所周知的。比如太阳黑子有11年周期的活动规律。我国气象科学工作者发现我国旱、涝、寒年份也有明显的11年周期,它们出现在太阳黑子极大年附近,而太阳黑子极小年份往往出现大范围的多雨时期。研究还发现,在单数周期(11年)我国气候由冷转暖,而双数周期(22年)则由暖变冷。前苏联科学家们在用电子计算机整理历史气象观测资料时也发现,全球天气异常,有一个直径达几千公里的天气异常区沿地球表面逐年东移,发现天气异常区环绕地球一周是11年,即全球性天气异常有11年变化周期。     

太阳究竟怎么了?

太阳黑子一直来来去去,然而,最近它们似乎失去了踪影。几个世纪以来,天文学家一直记录着出现在太阳表面上的黑子:它们可以持续存在数天、数周或者数月的时间;而正是这些记录让我们知道了太阳黑子数有着大约11年的循环周期。     

第23太阳周的极大是否已经出现?

将太阳黑子数月均平滑值和导出平滑值的月均值对平滑值的偏离值组成的一个复合量，作为描述太阳周黑子活动的指标，基于相似周的概念，发展了一种在太阳活动极大附近预先判断太阳周中太阳黑子数峰值是否已经出现的方法。用该方法判断出第23周的峰应出现在2000年4－8月之间，即本太阳周之峰已经出现，第23周现在正进入下降期。     

太阳活动和降水量的关系

太阳活动通常是指发生在太阳上的黑子、耀斑、日珥及日冕等现象形成的全部物理变化的总和,通常在天文学中,把太阳黑子相对数作为衡量太阳活动的“指示器”:黑子相对数多,表示太阳活动程度强;黑子相对数少,表示太阳活动程度弱。根据太阳黑子相对数的谱分析,太阳活动除11年周期和22年磁周外,还有5～7年的半周期,80～90年的世纪周期,以及更长的时间周期。     

水文时间序列周期分析的RICp准则

为准确识别与提取水文时间序列中的显著周期成分,本文借鉴AIC准则的思想,提出了一种以相关系数作为拟合精度指标、以信息熵形式的函数式作为不确定性度量指标的周期显著性评价准则——RIC_p.以包含多个周期成分的模拟序列进行统计实验,对比不加入RIC_p准则的MCCP（moving correlation coefficient-based method for periodicity）方法、仅基于假设检验的HAM（harmonic analysis method）方法与通过熵谱峰值点选取显著周期的MESA（maximum entropy spectral analysis method）方法,从周期规律的完整性以及周期结果的准确性两个方面进行评价.分析结果表明, HAM方法和MCCP方法会给出较多的伪周期成分, MESA方法的识别结果会忽略位于峰值附近的次显著周期,基于RIC_p准则的周期分析方法在4种方法中表现最好.基于RIC_p准则的周期分析方法的优势在于,可以同时满足显著周期判断、周期显著性分级与周期成分...     

人口出生率与太阳黑子的关系

本文分析了分别位于北美洲、欧洲和澳洲的6个具有不同人口规模的国家在50年间人口的出生率,发现它们都有与太阳黑子数相同的平均振荡频率,而且同一地区的出生率曲线显示出相同振幅和相位.线性相关分析表明,出生率的小幅振荡成分与太阳黑子数有高度显著的线性相关性.     

望星空——2001年重大天象预告

天象是指天文现象，具体的是日、月、星辰的出没、运动与变化。古人最关心的天象是日、月食与扫帚星（学名彗星），而现今人们多关心太阳的活动变化、行星的出没，因为后者跟我们的生产与生活有密切的关系。比如去年７月中旬太阳黑子连续几次爆发，曾引起人们的极大关注。不少天象是有规律可循的，这样，人们只要找到了它们的运动变化规律，就可以依据该规律去作出未来的预报，而此预报肯定是成功的。但是，如果对事物变化规律不甚了解，甚至是个“暗箱”，那就很难作出准确的预报了。对于日食与月食，由于人们掌握了地、月的运动规律，所以…     

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.     

太阳活动与地球表面温度变化的周期性和相关性

基于太阳黑子历史数据、太阳总辐照(TSI)重构数据和实测地球表面平均温度数据(全球、陆地、海洋),利用小波分析和交叉相关分析等方法,考察了太阳活动和地表温度变化在数百年时间尺度上的周期性及相关性.主要结果有:(1)在所考察的时间范围内,太阳活动(包括黑子和太阳总辐照)存在4个置信度高于95%(白噪声)的主周期变化,分别为11 a周期、50 a周期、世纪周期和双世纪周期,全球温度存在64.3 a的主周期变化,接近太阳活动的50 a周期;(2)太阳活动与全球温度变化具有22,50 a的显著共振周期;(3)太阳活动与地表温度长期变化的相关性高于其短期变化的相关性,以黑子为例,它与地表温度年均值的相关系数为0.31~0.35,11 a滑动平均值相关系数为0.58~0.70,22 a滑动平均值相关系数为0.64~0.78,太阳总辐照与地表温度的相关性高于黑子与地表温度的相关性;(4)太阳活动在近100年里有明显增强,它与全球温度(包括陆地、海洋)近100年的升温是一致的,太阳活动与海洋温度的相关性略高于太阳活动与陆地温度的相关性.这些结果表明,太阳活动在百年时间尺度上对于地表温度的变化具有不可忽略的影响.     

1985年乌恰7.4级大地震和太阳黑子周期

1985年8月23日,在我国新疆西部乌恰南发生了7.4级地震,使当地人民生命财产受到很大损失。这次地震的发生在时间上和空间分布上有明显的规律性,它与太阳黑子相对数的低值年份密切相关。我们曾根据天文因素(太阳黑子周期变化等)、地震迁移和时空分布的规律等在这次地震发生以前作了中期地震预报。因此,乌恰7.4级地震是天文与地震综合研究作地震预报的好震例,有必要对它进行系统的论述和总结。     

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.     

太阳活动的甚长周期性变化

近期Solanki等利用树木年轮中¹⁴C含量变化的测算资料, 重建了过去10000多年间采样间隔为10 a的太阳黑子数序列, Usoskin等则利用地磁变化资料重建了过去近7000年间采样间隔也为10 a的太阳黑子数序列. 本文采用Lomb-Scargle谱分析方法研究了这两个序列, 得到了太阳活动的百年至千年时间尺度的周期和准周期, 它们大约为225, 352, 441, 522和561 a以及近1000 a和略大于2000 a的准周期. 同时采用小波变换方法对它们的进一步分析表明, 这些长和甚长的准周期性分量均具有较明显的时变特征, 即它们的周期长度和波动的幅度是随着时间的推移发生变化的, 并在某些时段出现较大的波动, 显示了太阳活动长期变化的复杂性.     

太阳黑子相对数约5个月周期的时变性

采用小波变换方法分析第14－22太阳活动周的太阳黑子相对数日值序列，讨论了黑子相对数约5个月周期的变化。结果表明该周期在每个活动周中均存在，在活动周的峰段时能量密度（振幅）较大，但在不同的活动周中，其长度和强度不同，即这个周期是时变的，约25d的周期也被分析，发现它同样是时变的，甚至在峰段也不是很稳定。这两个周期的变化表明，不能简单地认为约5个月的周期可能是约25d周期的倍频。     

现代黑子观测的太阳黑子活动的周期性

黑子数、黑子面积数和黑子单元面积数表征太阳黑子活动. 对这三个指数的1874年5月至2004年5月的每月平均值进行小波分析来研究现代黑子观测的太阳黑子活动的周期性, 详细分析了它们的总功率谱和局部功率谱, 并考虑了结果的统计意义. 主要结果为: (1) 黑子数和黑子面积数的局部小波功率谱很相像, 这表明黑子数和黑子面积数的周期性是很相似的. 黑子单元面积数的局部功率谱和上述二者的局部功率谱较相似, 但细节更丰富. (2) 黑子活动的主要周期有三个, 一是约为10.6年(黑子单元面积数的周期略高, 为10.9年), 这个周期在所考虑的时间范围内都是统计上有意义的, 另两个可能的周期是约为31年的周期和约为42年的周期, 它们的总功率谱的置信度低于95%, 但高于平均红噪声谱. 其他周期是没有统计意义的. (3) 这三个周期的局部功率在所考虑时间范围的后期高于早期. (4) 太阳黑子活动的周期性在这三个量的表现为, 总功率谱和局部功率谱均三者大体相似、细节上有差别.     

太空生红月 天涯共此时——谈谈今年的重要天象

1999年夏天“十字连星”的天象引起了全球的注目,占星学迷信公然向科学提出了挑战,这场大较量以“非凡先知”诺查丹玛斯和五岛勉的预言破产而告终,事实有力地证明“世界末日”纯属子虚乌有。 那么今年会有什么重要天象呢? 太阳峰年“又动肝火” 今年是太阳活动进入峰年极大的年份,太阳活动每11年周期地出现一次高峰,今年是自有太阳黑子活动周期记载以来太阳活动的第23周