αα指数与 IMF 的关系

本文用磁暴期间最大αα指数考察了行星际磁场强度B及其扇形边界对地磁场的影响,根据。与B的线性关系提出了按B对磁暴进行分类,并统计了每类磁暴特性与相应的太阳风参数的特性,发现行星际磁场的两类扇形边界扫过地球后有不同的地磁效应。      

行星际南向磁场事件与强磁暴

利用１９７８－１９８８年期间的太阳风和地磁资料对行星际磁场（ＩＭＦ）南向分量Ｂｓ事件（即Ｂｓ〉１０ｎＴ及其所驱动的错向电场ＶＢｓ〉５ｍＶ／ｍ、持续时间△Ｔ〉３ｈ的事件）与弱磁暴（Ｄｓｔ≤－１００ｎＴ）关系进行了分析。结果表明,１００％的Ｂｓ事件能能引起磁暴的发生,但其中只有８４％为强磁暴;强磁暴的发生都与较强的ＩＭＦ Ｂｓ活动密切相关,但只有６８％的强磁共伴随Ｂｓ事件而发生;Ｂｓ事件与强磁暴并不是     

图象识别法在磁暴预报中的应用

本文将所研究的全部太阳和地球物理资料时间划分为442个时间段,其中前195段为“下降期”,后247段为“低年期”.按一定的选暴标准将其分为有磁暴时间段“D”和无磁暴时间段“N”.以表的形式提出与磁暴的发生有一定相关的12个物理先兆.利用计算机进行“D”和“N”的识别.结果表明:1)在“下降期”中,综合耀斑指数CFI≥6、持续时间大于10分钟的IV型射电爆发和行星际磁场的扇形边界过地球等现象,是引起磁暴发生的主要原因;2)在“低年期”,当太阳上的耀斑及其相关活动现象不发生时,产生磁暴的主要条件是反映27天重现性的太阳活动源(冕洞发出的高速流)和行星际磁场的扇形边界过地球等先兆;3)在“试验时段”内,“D”和“N”类识别的识别率为73—82%,在“预报时段”内用此图象识别法识别率为73—80%,误识率均不大于30%.用多组阈值(K)进行了正交设计试验,并经过“显著性”检验,本方法成功率的置信度大于97.5%.      

北京地区磁暴频谱及能量的分配因子

本文利用北京、青光、昌黎地磁台1973-1977年80个磁暴资料,借助快速付里叶变换的方法,把时间域里的磁暴转化到频率域中,以频谱的形式表现出来,用频率为参量把不同类型的磁暴进行了相互间的比较和分析;研究了磁暴在频率域中的特性.得出了局部地区磁暴频谱的一般特征;并发现在周期0.5-6.8小时范围内,磁暴能量具有恒定的分配因子.这对探讨磁暴源的物理特性以及日地关系的研究都是有意义的.      

不同类型扇形边界对地磁活动的影响

本文对四种不同类型的行星际磁场的扇形边界对地磁活动的影响作了统计研究,发现当扇形边界内磁场强度增加并且取南向的这种扇形边界扫过地球时,地磁活动指数D_st增加最快,大约在11小时地磁活动指数D_st达到最大值。      

用银河宇宙线判定几个引起特大磁暴CME的运动方向

利用位于南北极尖区位置的McMurdo和Thule台站的宇宙线强度的观测数据，分析了几个引起特大磁暴CME的来向．分析结果表明，所选的与4个特大磁暴相关的CME基本是朝正对磁层顶的方向运动并与磁层作用的．通过对引起第23周两个特大磁暴的CME特征分析对照，发现CME的来向是影响磁暴强弱的一个因素．同样条件下，运动方向偏向地球一侧的CME引起的磁暴比正对地球的CME引起的磁暴要弱。     

暴时密度增强区附近电离层不均匀体研究

基于IGS提供的TEC数据, 研究了2003年10月大磁暴期间的暴时密度增强(Storm Enhanced Density, SED)现象; 利用GPS观测数据, 计算出ROTI (Standard deviations of ROT)指数, 分析了SED边界附近电离层小尺度不均匀体结构的时间和空间演变. 研究表明, 在磁暴主相期间SED边界附近不均匀体随着磁暴的发展逐渐增多; 在主相的中后期不均匀体的分布密集度达到最大; 在恢复相期间, 不均匀体分布很少; 随着磁暴的发展, 不均匀体开始主要集中在40~45oN范围内, 随后向高纬漂移, 主要集中在45~55oN范围内.      

磁暴数统计特性研究

Dst是一个表征磁暴强度的空间天气指数. 通过统计1957-2008年 发生的中等磁暴(-100<Dst≤ -50nT)和强磁暴(Dst ≤ -100nT)在太阳活动周上升年、极大年、下降年和极小年的时间分布情 况, 分析其随季节变化的统计特性, 进而讨论了引起磁暴的原因. 结果表明, 对于同一太阳活动周, 极大年地磁暴发生次数远大于极小年地磁暴的发生次数, 这与太阳黑子数的变化趋势是一致的; 通常太阳活动周强磁暴出现双峰结构, 而第23周中等磁暴出现双峰结构, 强磁暴则出现三峰结构, 这可能与1999 年强 磁暴发生次数异常少, 使1998年凸显出来的现象有关; 磁暴主要发生在分季, 随着Dst指数的增加, 磁暴发生次数明显增加.      

2000年7月空间天气大事件对地磁场的影响

2000年7月空间大事件对地磁场产生了巨大影响，7月15日至18日发生大磁暴(K=9)．磁暴为急始型，在我国地区初相期变幅有200—300nT，主相最大幅度有500—600nT，为多年来所罕见．在行星际磁场Bz由北向转向南向时，磁暴主相开始；南向分量达到最大值后大约2h，地磁H分量达到最小值，恢复相开始．并且，这次磁暴与太阳风也存在一定的对应关系。     

行星际扰动与不同级别磁暴强度关系的研究

利用1997-2004年间ACE卫星太阳风观测的时均值数据和相应的Dst指数,针对Dstmin≤-50 nT的磁暴,分析了行星际参数(Bz,Ey,v,Pk,|B|,ε'=vxB2zsin4(θ/2))与Dst指数的相关关系.验证了Ey,Bz与Dst指数的良好相关性;按磁暴强度的不同,发现磁暴强度越大,行星际参数与磁暴强度(Dstmin)的相关性就越好.对于中等磁暴(-100 nT＜Dstmin≤-50 nT),行星际参数与磁暴强度的相关系数不高.如果把磁暴分为两个档次,即-150 nT＜Dstmin≤-50 nT的磁暴和Dstmin≤-150 nT的磁暴,计算结果表明,ε'与Dst指数的相关性是最好的.在诸多行星际参数中,就单一因素来说,Ey对磁暴强度影响最大,Bz对磁暴强度影响次之.      

1991年3月太阳活动引起的地磁扰动

利用北京白家疃台和马道峪台的地磁资料分析了1991年3月下旬太阳活动引起的24－27日的磁暴，从中纬记录看，这次磁暴有其特殊的形态：即急始幅度特别大，磁暴最强活动是急始后即刻开始的极区暴影响而产 生的：磁暴过程中多个时段出现脉动，其中以周期为650秒左右的脉动尤为明显；其极化方向主要表现为左旋偏振，同时夹有右旋偏振，有时则无明显规律，谱分析的结果表明，整个磁暴功率谱呈幂律P(f)=f^-2,0分布，对引起这次磁暴可能的行星际扰动进行了讨论。     

强磁暴期间TIEGCM模式与CHAMP卫星热层大气密度的比较分析

利用NCAR-TIEGCM模式计算了2003年11月20—21日强磁暴期间410km高度上的大气密度,并与CHAMP/STAR加速度计反演数据进行对比和分析. 结果表明,模式结果能够准确反映磁暴期间大气密度的分布和变化情况,与实测结果在变化趋势和量级上具有较好的一致性,但在精细结构和数值大小上仍存在一定差异. 模式低估了磁暴期间大气密度的增幅,实测大气密度增幅高达250%～400%,而模式结果为100%～125%. 模式结果与实测数据的偏差在高纬地区高于低纬地区,日侧高于夜侧. 通过模式和实测数据的分析发现,磁暴期间大气密度扰动具有日夜侧和南北半球不对称性. 此外,模式能够准确反映磁暴期间大气密度扰动从高纬向低纬的传播以及大气密度对SYM-H指数响应的延迟特性.      

中等磁暴太阳周分布的统计研究

依据实际观测的中等磁暴数据,统计分析了中等磁暴的太阳周分布.分析结果表明,在一个太阳活动周内,每年中等磁暴随时间的变化出现多个峰值,其中,最大峰值均出现在太阳活动周的下降段,即中等磁暴的峰值比太阳黑子数平滑年均值的峰值要滞后,滞后的时间为2～3年.超过70%的中等磁暴出现在太阳活动周的下降段,这表明绝大多数中等磁暴出现在太阳活动周的下降段.通过对中等磁暴平滑月均值与太阳黑子数平滑月均值相位差的计算分析发现,中等磁暴峰值出现的时间比太阳黑子数峰值出现的时间要滞后,不同太阳活动周中等磁暴峰值出现的时间与太阳黑子数峰值时间滞后的程度不同.      

行星际磁场的螺旋扇形过渡区

从行星际磁场的大尺度螺旋形构型和扇形边界附近太阳风流动与冕旒的可能相关,本文得到一个推论,即在行星际空间可能存在一种较厚的螺旋扇形过渡区。行星际磁场和太阳风的实地观测证实了这种较厚的螺旋扇形过渡区的存在。在所分析的45个螺旋扇形过渡区中,磁场强度都不为零;大部分大于或小于周围平均场强。本文进一步分析了磁增大和磁减小两类过渡区中的物理性质和可能成因。      

连续磁活动对等离子体层演化的影响

利用嫦娥三号极紫外相机观测的2014年2月21日等离子体层极紫外对数图像，分析了一系列磁活动状态下等离子体层晨侧视角的演化.由等离子体层质子的相空间分布，模拟了2014年2月18—22日发生一系列磁暴事件时等离子体层在磁赤道面的演化.通过观测与模拟发现，等离子体层实际的填充速度大于模拟时等离子体层的填充速度.推测昏侧与日侧之间的羽结构对侧面视角下向阳侧等离子体层顶的位置会造成影响.模拟中等离子体层整体对磁暴的响应在3h内，大磁暴对等离子体层的影响时间较长，可以达到1～2天.连续的磁暴事件对等离子体层的影响有叠加的效果.等离子体层的回填比侵蚀需要更长的时间.      

冕洞特征参数与地磁暴强度及发生时间统计

地磁暴是空间天气预报的重要对象.在太阳活动周下降年和低年,冕洞发出的高速流经过三天左右行星际传输到达地球并引发的地磁暴占主导地位.目前地磁暴的预报通常依赖于1AU处卫星就位监测的太阳风参数,预报提前量只有1h左右.为了增加地磁暴预报提前量,需要从高速流和地磁暴的源头即太阳出发,建立冕洞特征参数与地磁暴的定量关系.分析了2010年5月到2016年12月的152个冕洞-地磁暴事件,利用SDO/AIA太阳极紫外图像提取了两类冕洞特征参数,分析了其与地磁暴期间ap,Dst和AE三种地磁指数的统计关系,给出冕洞特征参数与地磁暴强度以及发生时间的统计特征,为基于冕洞成像观测提前1～3天预报地磁暴提供了依据.      

基于Pareto分布的磁暴感应地电场极值测度模型

磁暴感应地电场为电力系统安全运行带来风险，研究极端磁暴地电场水平能够为量化并防御电力系统磁暴灾害风险提供理论支持.提出了基于极值理论的磁暴感应地电场极值测度模型.首先利用地磁观测数据构造年度最大地电场样本数据，建立地电场广义Pareto分布模型，然后利用剩余寿命图和Q-Q图检验模型，并通过Bayes方法估测模型参数，最后计算模型的分位数，即地电场极值测度.利用中国地磁台观测的52年磁暴数据，结合中国喀什地区大地典型结构，估算出喀什地区五十年一遇的感应地电场可达3.288V·km-1，百年一遇地的感应地电场可达3.332V·km-1.利用相同方法还估测了中国部分地磁台站所在区域的地电场极值.研究结果可为估计极值地磁暴提供新思路，也可为分析电力系统磁暴灾害风险提供数据支撑.      

1998年4月下旬至5月上旬地磁暴的日地事件认证

综合运用SOHO／LASCO、SOHO／EIT关于CME的观测结果和WIND飞船关于太阳风的观测记录，识别了1998年4月下旬至5月上旬发生的磁暴的CME源，分析了与5月初强磁暴群相联系的日地事件。结果表明，所用日地扰动事件关系认证的方法是可行的，本文就上述日地事件所涉及的磁暴群与活动区的关系、CME地磁效应的日面东西不对称性以及磁云与高速流的作用等问题进行了讨论。     

宇宙线变化特征在强地磁暴预报中的应用

利用宇宙线中子探测数据定性分析了地面宇宙线多台站之间的相互联系以及大磁暴与宇宙线之间的响应关系. 以Irkutsk和Oulu宇宙线台站为例, 运用小波去噪技术提高数据的稳定性. 结果表明, 相同世界时条件下, 两站宇宙线通量相关性在事件发生时较高; 而相同地方时条件下, 相关性则在平静期较高. 进一步采用相同地方时条件对不同宇宙线台站的通量在平静期和扰动期的相对变化进行分析, 选取2004年7月强地磁暴典型事例进行直观分析, 发现大地磁暴前Irkutsk和Oulu台站的宇宙线相对通量发生明显差异, 可以尝试作为强地磁暴宇宙线先兆特征. 通过对2001年3月至2005年5月的强磁暴和中强磁暴进行统计, 得到与强地磁暴相关的适当宇宙线相对差异阈值. 将得到的阈值对2005年9月至2011年12月所有强磁暴及中强磁暴进行验证, 总成功率达到87.5%, 误报率为35.7%, 结果较好.      

SMY和第21太阳周期间地磁及太阳活动特点的分析

本文比较第17—21太阳周黑子数、地磁A_p指数、各周极大年≥2级耀斑数、磁暴数及第一、二、三大磁暴情况;分析了≥2级耀斑数及磁暴的分布。21周3级耀斑对应磁暴比例低于19、20周,Ⅳ型及米波射电爆发是产生磁暴的重要条件。进一步分析了21周最大磁暴、最大射电爆发引起的磁暴,最严重的电离层短波通讯干扰及有明亮物质抛射的大耀斑、双带大耀斑引起的磁暴等典型例子。最后对SMY期间22个无黑子耀斑作了分析,它们可能引起中小幅度的磁暴。