地磁感应电流水平与行星际扰动的关系分析

地磁感应电流(geomagnetically induced currents,简称GIC)取决于地磁场变化。地磁场变化受电离层、磁层和行星际等各空间的扰动变化所驱动。认识GIC与空间扰动参数的关系可尝试预测、预报GIC及其影响。利用斯皮尔曼相关系数分析了1999—2005年间芬兰输气管线GIC数据与ACE卫星记录的行星际扰动参数(Bs,Ey,V,Pk,|B|,ε)的相关性。结果表明,这些参数与GIC都具有较好的相关性;其中,Pk和|B|是与GIC相关性最好的两个参数。在大磁暴GIC事件中V的相关度最高,特大磁暴GIC事件中Ey相关度最好。如果把GIC分成三个级别,即GIC≥10A,GIC≥20A,GIC≥30A,相关性最好的参数分别为Ey,Pk和|B|。统计GIC事件的行星际源发现,所有事件的行星际源中包含鞘层结构(SH)的比例高达82.8%,30A以上GIC的行星际源都包含有磁云结构(MC)。综合分析表明,预测GIC的影响可以考虑这些条件。     

2003年10月与11月两次主要日冕物质抛射事件的空间天气效应比较

研究了分别发生在2003年10月28日和2003年11月18日的两次相似的强烈日冕物质抛射(CME)事件.通过比较这两次CME事件以及它们的行星际响应,分析了其伴随的两种主要空间天气效应:太阳高能粒子事件和地磁暴.这两次CME事件均伴随有一个强耀斑和一次暗条爆发,并且之前都有一个较弱的CME从同一源区产生.第一个CME事件引起了一次极大的太阳高能粒子事件,而第二个则没有引起明显的太阳高能粒子事件.这两次CME事件均引起了大的地磁暴,且第二个CME所引起的地磁暴比第一个CME所引起的地磁暴更强.通过比较分析这两次CME事件,以及与之相关的活动现象和对应的行星际磁云(MC),讨论了这两次CME引起不同空间天气效应的原因:形成不同强度的太阳高能粒子事件在于CME爆发过程中的能量释放率在这两次事件中显著不同,而地磁暴强度的差异则是由行星际MC轴的方向以及MC经过地球时的相对位置不同造成的.     

灾害性天气预报示范计划技术进展

 在全球气候变化背景下，灾害性天气越来越危及世界各国尤其是发展中国家的可持续发展，准确和可靠的气象预报和预警信息至关重要。介绍了世界气象组织灾害性天气预报示范计划从最初的概念到各区域子计划的发展现状，分别从全球确定性数值模式、区域数值模式、集合预报系统和气象卫星资料应用回顾了灾害性天气预报技术的进展，以及国内外主要气象中心各数值模式和业务系统的基本特征，并分析了目前灾害性天气预报示范计划发展面临的挑战。结合全球气象发展战略和技术趋势，展望了该计划及数值模式技术应用的未来发展。     

灾害性天气预报示范计划技术进展

 在全球气候变化背景下，灾害性天气越来越危及世界各国尤其是发展中国家的可持续发展，准确和可靠的气象预报和预警信息至关重要。介绍了世界气象组织灾害性天气预报示范计划从最初的概念到各区域子计划的发展现状，分别从全球确定性数值模式、区域数值模式、集合预报系统和气象卫星资料应用回顾了灾害性天气预报技术的进展，以及国内外主要气象中心各数值模式和业务系统的基本特征，并分析了目前灾害性天气预报示范计划发展面临的挑战。结合全球气象发展战略和技术趋势，展望了该计划及数值模式技术应用的未来发展。     

我国行星际闪烁观测概述

太阳风及日冕物质抛射(CME)是地球空间环境扰动的主要驱动源,监测和研究太阳风对研究日地物理和进行日地空间环境预报具有重要意义.地基行星际闪烁观测为监测和研究太阳风及行星际空间提供了经济有效的手段.同时,行星际闪烁观测为研究激波、CME等现象的传播路径提供了有效途径,具有重大的科研和应用价值.我国行星际闪烁观测研究开始较晚,始于20世纪90年代.本文对我国行星际闪烁观测研究概况进行综述.     

集合预报初值扰动在天气预报中的应用研究进展

对提高数值模式天气预报准确率和可用度,单个模式往往难以达到理想的目的,故常采用集合方法.例如,将模式的初值进行扰动后集合,或者将不同的预报结果集合,甚至运用多模式开展集合预报等.本文着重介绍集合预报初值扰动的应用研究情况,重点阐述目前最先进、最流行的两种方法--奇异向量法和增长模繁殖法.集合初值扰动研究近年取得了丰硕成果,也涌现了一些新的初值扰动方法.但很多问题仍有待解决,例如对初始场误差的进一步认识、误差的离散度还不够大、离散速度还不够快、更有效的扰动生成方法有待出现等.最后,对初值扰动的应用研究进行了展望.     

一种新的遗传策略在含“开关”过程的集合预报中的有效应用

针对初值及模式的不确定性,进行了初值扰动集合预报和模式扰动集合预报。在初值扰动集合预报中,将一种新的遗传策略用于四维变分资料同化生成集合预报的分析场,求解条件非线-}生最优扰动,并结合第二、第三主奇异向量（SVs）生成集合预报的初始扰动。为了检验该方法的有效性,采用一个含“开关”过程的偏微分方程的预报模式,设计了3种比较数值试验方案。结果表明：采用第3方案的集合预报在预报技巧上明显高于其他两种方案。第2方案和第1方案相比,由于“开关”的影响,集合预报技巧提高并不明显。在模式扰动集合预报数值实验中,为了模拟模式的不确定性,在控制方程右端添加6个随机的误差项模拟由于物理参数化方案的不同而带来的模式扰动,采用新的遗传策略在扰动模式中同化出6个对应于扰动模式的分析场后进行集合预报,并与基于伴随技术的方法进行比较。结果表明,基于遗传算法的扰动模式集合预报的预报技巧明显优于伴随方法,且这种优势随着预报时间的增加愈发明显。     

集合预报中初始扰动生成方法的探讨

阐述了4种生成集合预报初始扰动的方法,用其中的3种方法在微机版本的T63L9全球谱模式上进行了中期数值预报的集合预报试验,通过集合预报效果来检验初始扰动的优劣。结果表明：初始扰动的好坏对集合预报效果有至关重要的影响,总体而言,增长模繁殖法优于控制预报、蒙特卡洛法和时间滞后法,且集合预报的确能起到提高数值预报效果的作用。     

应用机器学习方法的太阳质子事件短期预报模型

本文选取三个描述太阳活动区磁场复杂性和非势性的特征物理量纵向磁场最大水平梯度｜△↓-hBz｜m,强梯度中性线长度L,孤立奇点数目η.对这三个参量统计计算后结果作为预报因子,应用支持向量机作为预报方法建立一个基于磁场特征物理量的太阳质子事件短期预报模型,该模型可以预报活动区未来24小时是否爆发太阳质子事件.2002和2003年连续两年的样本检测并和基于传统预报因子的模型进行了比对,结果显示预报模型具有较高的准确率和较低的虚报率,从而验证了太阳光球磁场参量作为太阳质子事件预报因子的有效性.     

2012年2月海南岛一次大雾天气的V-3θ图分析

以海南岛一次大雾天气过程为例,研究基于V-3θ图的结构模型和溃变原理概念模型的制作、原理和机制,进行中尺度灾害性天气事件的预测.分析表明:①天气形势的分析在灾害性大雾的分析预报中有着举足轻重的作用;②对于灾害性大雾,以925～850 hPa东南风、底层偏北风、滚流为代表的多要素结构信息在大雾的生消和预报上起着非常好的指示作用;③雾和大气层结密切相关,在大雾期间的变化与天气条件及能见度有着较好的对应关系.     

宜居行星:科幻的起点

<正>以前看科幻电影,如《星球大战》,我们似乎忽略了一个问题:这些恒星际舰队的基地设在什么地方?按照我们的理解,至少应该在有固体表面的行星上。那么恒星际之间真有这么多固态行星吗?直到最近几年,地面和空间观测的发现表明,可能超过1/6的类似太阳的恒星会拥有1~2个地球半径的固态行星,这个问题才得到了回答。那么,固态行星是如何形成的?它们的表面温度如何?是否适宜像我们人类这样的生命居住呢?     

基于WRF-SOLRA数值模式的太阳总辐射预报性能分析

基于分布于内蒙古具有区域代表性的8个辐射站观测资料,分析不同区域、时间段和天气条件下WRF-SOLRA数值预报模式对太阳总辐射的预报性能,并对预报结果进行订正.结果表明:WRF-SOLRA数值模式的太阳总辐射预报与实况的趋势基本一致,且太阳总辐射的预报误差、趋势具有显著的时空分布特征.误差日分布由东至西呈现上午为正-中午为负-下午为正、全时段为负和上午为正-下午为负的特征;所有站午间误差大,预报偏移幅度小,而傍晚时段与之相反.同时,随着云量、气温和PM2.5、PM10浓度的增加,均方根误差均呈增大趋势,模式预报性能降低,而平均风速、平均气压和能见度增加,预报性能转好.通过检验分析,针对性的对太阳能总辐射数值预报进行了应用订正,订正后预报与观测的相位差由0～2h减为0～1h内、预报均方根误差由36.29～117.38W/m2减为36.19～91.00W/m~2,达到了服务光伏电场功率预测的目标.     

采煤机摇臂系统行星轮系疲劳可靠性灵敏度设计

由于采煤机摇臂系统的行星轮系结构比较复杂,采用集中质量参数法对其进行有限元建模,分析行星轮与太阳轮的动态接触应力以确定其失效模式.主要考虑行星轮与太阳轮结构尺寸的随机性,利用BP神经网络的非线性映射功能,模拟得到疲劳寿命与随机参数的关系表达式.采用最大可能点摄动法进行可靠性设计.最后通过对行星轮与太阳轮的可靠性灵敏度设计,得到了各参数均值和方差对结构可靠性的影响情况.Monte-Carlo仿真试验验证了所提方法的正确性,为行星轮与太阳轮可靠性灵敏度设计提供了理论参考.     

太阳大气等离子体动力学射电成像探测系统

揭示太阳爆发活动的起源、研究太阳活动规律、预测预报太阳爆发事件的发生既是一个重要的天文学问题,也是保障近地空间环境安全和众多现代高技术系统安全运行的重要依据.要达到这一目标,要求望远镜具备探测太阳元爆发、并能覆盖太阳爆发能量释放区域和传播演变区域的能力.上述科学需求和太阳望远镜技术的发展趋势表明,未来伴随地基大口径光学望远镜的发展,将主要向太阳空间望远镜发展,地基则应该是发展大型射电望远镜设施.本文指出在我国现有的新一代厘米-分米波射电日像仪MUSER和即将建设的子午II期米波-10 m波射电日像仪的技术基础上,未来可建设一个地基望远镜探测阵列,其最大基线长度为30 km左右,最高空间分辨率达到0.2″,具备对太阳大气等离子体中各种爆发现象的元爆发过程进行详细观测的能力.本文对相应的阵列方案、技术参数进行了初步的研究和设计.     

基于支持向量机和k近邻的太阳质子事件预报模型

应用支持向量机和k近邻相结合的方法，建立了太阳质子事件预报模型。预报因子包括黑子面积、磁分型、McIntosh分型、太阳射电流量、活动区位置和软X射线流量。太阳质子事件模型包括两个子模型：质子有无模型和质子峰值流量模型。质子有无模型能对未来24小时是否发生质子事件给出预报，质子峰值流量模型对已发生的质子事件预报峰值流量等级。用2002年和2004年的数据进行了模拟预报，结果显示模型具有较高的报准率，同时显示出活动区位置和软x射线通量是比较敏感的预报因子。     

一种黑子特征自动提取的太阳耀斑模型

太阳耀斑是最剧烈的太阳爆发之一,太阳耀斑能够在几分钟内对空间环境产生影响,为了更好地应对太阳耀斑爆发的空间环境效应,本文提出一种基于自动特征提取方法的太阳耀斑预报模型.该模型以太阳黑子的连续谱观测图像为输入,利用卷积神经网络的自动图像特征提取能力,建立太阳耀斑预报模型.传统的以太阳黑子特征为输入的耀斑模型需要以黑子的McIntosh分型作为输入,黑子的McIntosh分型需要人为指定,效率低并且具有一定的主观性.通过实验比较,本文提出的耀斑预报模型比传统的以太阳黑子McIntosh分型为基础的预报模型具有更好的预报准确度.总之,本文提出的太阳耀斑预报模型能够自动提取太阳黑子图像的特征,具有更高的预报效率和准确率(在48 h M级耀斑预报中,基于深度学习方法的预报模型在耀斑报准率上比传统预报模型高3.7%,在非耀斑报准率上比传统预报模型高2.8%),是一种实用性较强的太阳耀斑预报模型.     

空间天气研究的主要科学问题

空间天气指太阳、行星际空间和地球空间(地球磁层、电离层和热层)的状态及其变化,它能够影响到天基和地基技术系统的运行和可靠性,危及人类的生存.空间天气计划包括观测和资料分析,研究和数值建模,预报和服务.本文评述了空间天气研究的主要科学问题.     

55Cancri系中类海王星行星的轨道稳定性

55 Cancri系是已发现的太阳系外众多行星系中的一个,其中心天体类似太阳,周围有4颗巨行星.最内部的行星e是2004年新发现的,质量与海王星类似,但到中心天体的距离却仅为水星到太阳的1/10.这类行星在外太阳系具有典型性.为了探索该类行星的轨道稳定性问题,本文对行星e进行了106年的轨道演化数值模拟.结果表明:除了与相邻行星的2:11共振点外,行星e半长径在小于0.0388AU范围内的轨道都是稳定的.该结果意味着,在类太阳恒星的周围,类海王星质量的行星可以稳定在近距离的轨道上.     

太阳质子事件研究进展

太阳质子事件是很重要的太阳活动，从1956年开始人们对它进行了深入的趼究。概括太阳质子事件的研究进展：从质子事件的研究意义、不同时期的探测技术、质子在行星际介质空间的传播、质子事件的统计特征和相关性、质子峰值流量的分布、质子事件预报研究等几个方面对质子事件做了分析，有助于深入地了解太阳质子事件，从而更好地为空间天气预报服务。     

太阳活动区参量与太阳耀斑和太阳质子事件的相关性统计分析

太阳黑子活动区与太阳耀斑和太阳质子事件的发生有紧密的关系.选取活动区特征参量包括太阳黑子群面积,磁分类,McIntosh分类,10 cm射电流量,统计和耀斑发生的产率关系;还统计了太阳活动区的位置,软X射线通量和质子事件的产率关系.对于磁分类,McIntosh分类的每一种分类类型计算了耀斑产率,对黑子群面积和10 cm射电流量和软X射线通量用函数拟合了它们和太阳耀斑和太阳质子事件的产率关系.对活动区位置采用了分段统计质子事件产率的方法.统计结果显示我们选取的活动区特征参量与太阳耀斑和质子事件有较强的相关性.统计结果可作为以后建立太阳耀斑,太阳质子事件预报模型中预报因子的选取的基础.