基于频谱突变分析的日冕物质抛射识别方法

提出一种从空间日冕观测图像中自动识别日冕物质抛射事件(CME)并分析计算事件特征参数的新方法,该方法主要包括以下3个步骤:通过预处理去除原始观测图像中的各种噪声;针对CME的视觉统计特性,利用频谱突变分析从预处理后的观测图像中准确分离CME像区域;基于区域协方差分析提取出角宽度、速度等CME特征参数.由于采用了频谱突变分析技术而非亮度增强检测技术来检测CME,该方法在识别多重和晦暗CME时具有更好的效果.     

行星际日冕物质抛射中的磁流体波动观测

日冕物质抛射（CME）是最大尺度的太阳活动现象,灾害性空间天气的主要驱动源．行星际日冕物质抛射（ICME）中的等离子体波动性质与ICME的演化密切相关．由于ICME中的平均磁场较大,其中的Alfven低频扰动研究较少．前人的研究只分析了0．3AU和0．68AU处的个别ICME中的Alfven波动．ICME在1AU处的Alfven波观测较少．本文对第23太阳周1995—2006年期间所有引起大磁暴（Dst≤－100nT）的单个ICME事件进行统计分析,结果表明：（1）大约30％的ICME中长时间存在Alfven波（超过ICME持续时间的30％）;（2）约一半的ICME的鞘层中存在快磁声波;（3）所有ICME中都存在短时间段的慢磁声波．这些观测结果为研究CME在行星际传播过程时其中的Alfven波演化机制及其动力学演化提供了观测基础．     

1997年3月9日日食时的日冕结构和光度测量

在１９９７ 年３ 月９ 日日全食时, 我们于黑龙江省漠河市（ 西林吉） 作了一系列日冕的照相观测不同感光的日冕像上显示出赤道东西的宽冕流、两极区冕洞、极羽和２０ 多条极射线等结构特征本文综合一些日冕像的形态结构和亮度测量结果,给出日冕的形态结构图、等亮度图、两极区和赤道区东西的亮度分布图     

2012年1月23日SEP事件的“twin-CME”爆发现象

"twin-CME"模型是Li等人提出的一种比单个CME更高效的产生SEP事件的模型。本文主要以"twin-CME"模型为出发点,综合运用SOHO/LASCO、STEREO-A/SECCHI、STEREO-B/SECCHI的日冕观测及CME的GCS模拟,Learmonth、BIRS和Wind/WAVES射电观测,以及SDO/AIA源区观测和SDO/HMI磁图资料,分析2012年1月23日爆发的极端SEP事件的源区爆发特征。结果表明:此SEP事件对应的源区观测到"twin-CME"爆发,即从同一源区先后相继爆发了2个CME,这2个CME在空间的传播方向基本一致,并在传播到一定高度时发生相互作用合并成一个更强的CME,此爆发过程CME和源区磁场特征与"twin-CME"模型的假设基本相似。"twin-CME"爆发及双CME合并可能是引起此极端SEP事件的原因。     

行星际空间多重磁云的研究与展望

多重磁云是行星际空间中的一类特殊的复杂抛射结构.它们是由于日冕物质抛射(CME)相互追赶、相互作用形成的,具有显著的地球空间环境效应.自从我们于2002年发现并确认了第一个多重磁云事件后,国际上对此开展了大量的研究.本文简要回顾多重磁云的相关研究工作和取得的成果,并分析研究过程中遇到的问题和瓶颈,最后对行星际动力学以及空间科学的发展进行展望.     

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.     

基于统计学习技术的太阳质子事件预报模型

结合太阳耀斑与日冕物质抛射参量作为预报因子建立太阳质子事件预报模型。描述太阳耀斑的三个特征参量包括耀斑峰值流量、持续时间和耀斑维度;太阳质子事件的三个特征参量分别为CME宽度、CME速度和测量位置角度。首先使用信息增益率评价各参量对质子事件发生的重要度,结果表明相比于耀斑峰值流量和持续时间,CME宽度和速度对质子事件发生具有更高的重要性。基于上述参量,应用线性Logistic回归方法建立质子事件预报模型。对模型进行检测并与只选用耀斑参量的预报模型的预报结果进行比较,结果显示采用耀斑结合CME参量的预报模型具有较高的预报准确率和较低的虚报率,尤其对于质子事件发生的报准率提高较多(67.5%上升到90%)。实验结果验证CME参量作为预报因子的有效性。     

太阳爆发的抵近探测

本工作将介绍一项具有重大科学和实际意义的深空探测任务,这项任务的顺利实施将允许我们在一个前所未有的近距离上以遥感和实地探测手段相结合的方式观测和研究一颗恒星的磁活动以及磁重联区域.首先,我们将首次直接进入太阳风暴的核心能量释放区——磁重联电流片内部,对其中的磁场耗散、能量转换、带电粒子加速等重要过程的细节进行精细实地测量和研究.其次,我们将对太阳风暴,即日冕物质抛射(Coronal Mass Ejection, CME)的物质成分和内部结构进行直接探测,帮助我们深入研究和了解CME的爆发机制和其中的物质来源;实地探测快CME前面的快模激波,被磁重联和CME激波加速的带电粒子及其所产生的电磁辐射.第三,我们将在离开太阳5-10个太阳半径的距离上直接测量日冕磁场-太阳活动的能量来源.第四,利用成像和光谱观测手段,我们能够近距离地观测和研究太阳高层大气中的动力学过程.目前在地球附近对日冕常规观测的分辨率在1.5′′,甚至更差,而通过抵近观测可以将同样设备的分辨能力提高5-30倍,将为我们提供在地球附近无法获得的太阳超清晰图像以及相应的物理信息,让我们在一个前所未有的平台上来研究、认识和了解距离我们最近、对我们最重要的恒星,从而解决太阳爆发和日冕加热等长期困扰太阳物理研究领域的难题.这也将使我们获得唯一的、能够对发生在恒星大气中的磁重联过程进行直接或者是抵近探测的机会!     

日冕物质抛射与太阳耀斑的时序关系分析

日冕物质抛射表现为在短时间内快速地由日冕向外抛射出大量等离子体物质,这些物质进入星际空间,特别是日地空间,会对日地空间的磁场分布造成影响。采用自1996年1月3日至2009年7月31日的太阳耀斑和日冕物质抛射的样本,对日冕物质抛射和耀斑的时序关系进行分时间窗口统计研究。结果表明对于耀斑而言,日冕物质抛射与其有密切的时序关系且耀斑级别越大时序关系越密切。而对于日冕物质抛射而言,耀斑与其没有密切的时序关系,这可能是所选取的样本中包含大量太阳背面日冕物质抛射所致。这一结论可以用于日冕物质抛射预报。     

磁流波在电离层低层的反射和穿透

1.引言 在地面所观测到的短周期(0.3—120秒)地磁场扰动中的某些类型,可认为是由于在外层空间所激起的磁流波传至地面后所造成的结果。存在有多种原因可能激起这些磁流波,例如:在地磁层上由于太阳风和地磁场的相互作用;在逃逸层中被地磁场所捕获的高能带电粒子流的运动;高空核爆炸等。所有这些激发源都位于离地面相当大的高处,这样,由这些源所激起的波在被地面观测到以前必须通过距离相当大的一段大气介质,因此     

冕流的白光偏振

研究了日冕白光冕流的偏振特性,包含：典型冕流的偏振度随日心距增大的变化;冕流白光高度在同一日心距处沿日面位置角的分布;不同日面纬度处冕流的偏振器;冕流中偏振亮度分布的不均匀性。     

太阳风中非线性离子波研究的解析方法Ⅱ

本文从MHD方程组出发，推导了太阳风磁化等离子体中非线性静电离子声波孤立子传播的非线性控制方程，考虑电子捕获效应，使用解析方法得到了扰动位势的精确解，应用得到的精确解讨论了各种等离子体参数情况下孤立子形成的条件。     

瑞利波泄漏模式的模拟研究

瑞利导波相速度频散曲线有时会出现截止或截断现象,此时必须考虑泄漏模式波的存在,如何快速求取泄漏模式波的相速度大小是研究的核心问题．采用添加附加层的方法,使瑞利波实频散方程求根的范围包含所有的层速度区域,从而可用Abo—zena,Menke和Bixing Zhang等学者研究过的传递矩阵理论,利用二分法求解相速度大小,即用导波来模拟计算泄漏模式波相速度大小．从模拟计算结果来看,附加层法不仅能模拟出原模型的实数导波,而且还能计算出泄漏模式波的变化．由此可见,用附加层法来计算瑞利波的泄漏模式是可行的;同时,若将该方法应用于瑞利波勘探的反演,它不会增加未知数的个数。     

磁暴非线性起源的四种孤子机制

引起磁暴的主要原因是太阳耀斑等产生的太阳风,本文基于磁暴起源的非线性机制,讨论了四种孤子模型：1．已知的Alfven波及相应的变形kd方程。2．Langmuir波及其方程与相关的非线性Schrodinger方程。3．一般的离子声波和磁流体动力学波的kdV方程。4．太阳风粒子密度的非线性Dirac方程,各种原因导致的这些方程都有孤子解。它们的起因和脉冲性可以为磁暴的预报提供一种理论基础。     

太阳活动区漂移电场引起的日冕瞬变

在太阳活动区，当离子声波湍动充分发展后库仑碰撞阻尼和朗道无碰撞阻尼全部可以被忽略，在电场力大于阻尼力的瞬间，电子和离子将突然逃逸，在一定条件下，将产生爆发日珥和日冕物质抛射。     

海洋拖缆地震资料关键问题分析及处理对策

南海地区的海底地貌复杂,起伏落差大,水道复杂、高角度构造发育,造成长期以来在该地区所获得的地震资料品质普遍偏低,不能满足后期地震解释及地质综合研究的需要。采集的原始地震资料主要存在以下问题：①拖缆漂移严重,羽角大; ②涌浪噪声干扰强;③多次波发育严重,给处理带来很大的困难。常规的二维地震处理方法不能很好的解决中、深部成像问题,本文重点针对拖缆漂移问题,采用伪三维处理思路：首先,对原始数据进行三维网格化;其次,对网格化后的数据进行规则化处理;第三步,选取偏移距分布均匀的线段重新合并回一条二维测线,最终CDP道集内偏移距分步趋向均匀,这样可以减少共中心点横向发散的影响。在此基础上,进一步压制涌浪噪声和多次波,最终的处理成果表明此方法的有效性,与常规处理结果相比成像品质明显提高,解决了中、深部成像模糊问题。     

定量的太阳活动预报参数研究

Chumak[1987]提出来一个结构参数（文中称为有效距离参数）来定量地描述活动区磁场两极之间相互远离或者相互靠近的程度。这个参数将为定量研究活动区詹场位型演化研究,以及定量研究活动区磁场住型与太阳耀斑,日冕物质抛射等太阳活动的关系等开辟新的思路,Chumak,张洪起和郭娟对于这个参数的研究和应用做了一些研究工作,但是目前对这含参数的应用还不是很多。该文通过实际应用验缸有效距离参数探讨定量太阳活动预报参数的应用。我们将用有效距离参数,总磁通和磁倾角三个参数综合的定量的研究2011年2月15日一次X2.2级耀斑事件的演化情况。     

A review of recent studies on coronal dynamics: Streamers, coronal mass ejections, and their interactions

In this article I present a review of recent studies on coronal dynamics, including research progresses on the physics of coronal streamers that are the largest structure in the corona, physics of coronal mass ejections (CMEs) that may cause a global disturbance to the corona, as well as physics of CME-streamer interactions. The following topics will be discussed in depth: (1) acceleration of the slow wind flowing around the streamer considering the effect of magnetic flux tube curvature; (2) physical mechanism accounting for persistent releases of streamer blobs and diagnostic results on the temporal variability of the slow wind speed with such events; (3) force balance analysis and energy release mechanism of CMEs with a flux rope magnetohydrodynamic model; (4) statistical studies on magnetic islands along the coronal-ray structure behind a CME and the first observation of magnetic island coalescence with associated electron acceleration; and (5) white light and radio manifestations of CME-streamer interactions. These studies shed new light on the physics of coronal streamers, the acceleration of the slow wind, the physics of solar eruptions, the physics of magnetic reconnection and associated electron acceleration, the large-scale coronal wave phenomenon, as well as the physics accounting for CME shock-induced type II radio bursts.     

高速太阳风中质子的随机湍动加热

在高速太阳风中，Ａｌｆｖｅｎ波在传播过程中其能量可能转移给快磁声波，当磁场强度和Ａｌｆｖｅｎ波速度趋于零时，快磁声波将转变为离子声波。通过对质子的随机湍动加热，而导致高速太阳风中质子平均温度高于电子的平均温度。