太阳活动变化分析

利用Morlet小波变换方法对太阳黑子相对数进行了分析,对太阳活动变化得出了一些有意义的结果.太阳活动存在10.7 a和101 a的变化周期,以10.7 a周期最为显著.太阳活动强弱变化存在一定的阶段性,在1950年发生了气候突变,之后太阳活动明显加强,未来一段时间太阳活动较弱.      

地磁急始年发生数周期特征的小波分析

采用小波分析方法分析了急始年发生数的时间序列的周期特征，并对急始发生数的特征与太阳黑子相对数的特征进行了简要的对照分析，分析结果表明，急始发生数的周期规律与太阳黑子相对数的周期规律是有差异的．还进行了太阳黑子相对数与急始数的相关性，太阳黑子相对数与急始磁暴的相关性研究，分析结果表明它们之间显著相关．还对急始数与急始磁暴致以及其他的一些参数之间的相关性进行了分析，最后对分析结果进行了讨论．     

再次咆哮的太阳

每隔11年,太阳的活动性就会达到一个高潮:几乎每天都会在太阳黑子的附近发生耀斑爆发,带着数十亿吨的磁性气体,飞离太阳,冲向各大行星。几乎遍布整个太阳系的太阳磁场,也会变得十分不稳定而且出现扭曲。这就是太阳活动峰年。 这一轮太阳活动周期在2000年中期达到最高峰,太阳黑子相对数大大超过以往的10年,各种     

太阳活动对电离层TEC变化影响分析ormalsize

为研究太阳活动对电离层TEC变化的影响,从整体到局部分析了2000—2016年的太阳黑子数、太阳射电流量F_10.7指数日均值与电离层TEC的关系,并重点分析了2017年9月6日太阳爆发X9.3级特大耀斑前后15天太阳活动与电离层TEC变化的相关性.结果表明:由2000—2016年的数据整体看来,太阳黑子数、太阳F_10.7指数、TEC两两之间具有很强的整体相关性,但局部相关性强弱不均;此次耀斑爆发前后太阳黑子数、太阳F_10.7指数和TEC具有很强的正相关特性,太阳活动对TEC的影响时延约为2天;太阳活动对全球电离层TEC的影响不同步,从高纬至低纬约有1天的延迟,且对低纬度的影响远大于中高纬度.太阳活动是影响电离层TEC变化的主要原因,但局部也可能存在其他重要影响因素.      

第23太阳活动周武汉站电离层TEC特征分析

利用武汉站(30.5°N, 114.4°E)1997年1月1日至2007年12月31日电离层TEC、太阳黑子数及地磁指数等资料, 分析了第23周武汉站TEC的周日变化、季节变化、半年变化以及与太阳活动的相关性等特征; 以2006年4月13-17日发生的磁暴为例, 讨论了武汉站TEC对磁暴的响应以及可能的机理. 结果表明,武汉站电离层TEC在太阳活动高、低年均呈典型的周日变化特征; 冬季异常和半年异常特征明显, 且受太阳活动强弱影响; TEC和太阳黑子数年均值相关系数为0.9611; TEC对磁暴的响应可能是由磁层穿透电场和中性风共同作用导致的, 具体影响机制有待深入研究.      

太阳活动对电离层TEC变化影响分析

为研究太阳活动对电离层TEC变化的影响,从整体到局部分析了2000-2016年的太阳黑子数、太阳射电流量F_(10.7)指数日均值与电离层TEC的关系,并重点分析了2017年9月6日太阳爆发X9.3级特大耀斑前后15天太阳活动与电离层TEC变化的相关性.结果表明:由2000-2016年的数据整体看来,太阳黑子数、太阳F_(10.7)指数、TEC两两之间具有很强的整体相关性,但局部相关性强弱不均;此次耀斑爆发前后太阳黑子数、太阳F_(10.7)指数和TEC具有很强的正相关特性,太阳活动对TEC的影响时延约为2天;太阳活动对全球电离层TEC的影响不同步,从高纬至低纬约有1天的延迟,且对低纬度的影响远大于中高纬度.太阳活动是影响电离层TEC变化的主要原因,但局部也可能存在其他重要影响因素.     

用BP神经网络预报太阳活动第23周的黑子数

本文设计、训练和利用BP神经网络,对1750年以来的各太阳活动周上升段和下降段太阳黑子数的变化数据进行了分类和模式识别,得到各太阳活动周上升周期及其上升期间太阳黑子数平滑月均值相当好的模拟结果;在此基础上获得较好的太阳活动第22周上升周期及太阳黑子数的最大平滑月均值预报结果;还作出太阳活动第23周的上升周期及太阳黑子数的最大平滑月均值的预报结果.      

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.      

基于小波与交叉小波分析的太阳黑子与宇宙线相关性研究

利用小波分析和交叉小波分析方法, 根据太阳黑子数以及Huancayo和Climax两个测站的月均宇宙线数据, 分析了两个测站的月均宇宙线周期变化, 同时利用太阳黑子数R₁₂对Climax站宇宙线流量进行预测研究. 小波分析结果表明, 太阳黑子与宇宙线除存在显著的11年周期外, 太阳活动高年期间还存在1～6个月尺度的周期特性, 在第22太阳周活动高年时还出现了6～8和1～22个月的变化周期; 交叉小波分析结果表明, 在130个月左右的周期上宇宙线与太阳黑子具有显著的负相关性, 并且宇宙线的变化滞后太阳黑子约8个月; 分别采用预测时刻和8个月前的太阳黑子数, 预测相对误差为3.8912%和3.2386%. 本文方法同样适用于估算其他空间天气参量之间的周期和相关性, 提高各种空间天气参量的预测或预报精度.      

基于SABER的平流层顶温度的时空特征分析

利用SABER探测器2002—2017年超过一个太阳活动周的数据,以大气垂直方向上40～60km的最大温度作为平流层顶温度（T_sp）,分析50°S—50°N T_sp的时空分布特征.结果表明:T_sp具有明显的纬度特征和季节特征,在赤道和南北半球夏季温度较高,而在南北半球冬季的40°—50°纬度附近温度有最低值.再利用EOF方法分析T_sp,发现其第一模态的解释率达91%,且时间系数与平流层顶高度相关性最大,为-0.75,与平流层顶臭氧体积混合比相关性约0.49,与日地距离相关性为0.44,与太阳活动性（太阳活动指数,太阳黑子数）的相关性约0.33.依据该相关关系,进一步分析各变量原始场,发现T_sp和平流层顶臭氧体积混合比的纬度变化近似相反;与日地距离的季节变化有明显的负相关,约-0.81,且这种相关性与日地距离有弱的正相关关系;年平均T_sp在2002—2017年的变化约为2K,与F_10.7的相关系数为0.6,在南北纬20°附近与太阳活动指数F_10.7的相关性最大,约0.74.      

太阳活动对EUV辐射在大气中吸收过程的影响

本文利用A-E卫星在太阳活动21周峰年间观测到的EUV辐射资料,高层大气成分的吸收截面,以及MSIS-86热层大气模式,研究了EUV辐射在大气中的吸收过程;在透射比为1/e和0.1/100时分别计算了透射高度随波长及太阳活动的变化。在波长范围50—1050内对37个波段分别求出了透射高度随太阳天顶角的变化。结果表明,当太阳活动增强时各波段的透射高度均升高,而且透射比越大则透射高度随太阳活动的变化也越剧烈。当透射比为一定时,太阳天顶角越大则透射高度随太阳活动的变化也越大。除此之外还存在一个相反效应,即太阳活动会使Chapman函数变小,这反过来又促使透射高度降低。这两种效应的综合作用结果可较好地解释某些电离层观测中的日没效应。     

多谱段全日面极紫外成像仪

在极紫外波段对太阳进行成像观测是研究太阳活动、日冕中等离子体物理特性的重要手段.传统极紫外成像仪或光谱仪无法同时实现高光谱分辨率和大视场的太阳成像.本文设计了一种新型太阳极紫外多谱段成像系统,采用无狭缝光栅分光方式实现了高光谱分辨率和空间分辨率的全日面成像,成像视场可达47',光谱分辨率每像素2×10-3 nm,空间分辨率每像素1.4',全日面时间分辨率优于60s.通过分析谱线的全日面成像图和系统响应,表明成像仪能大范围的观测太阳活动形态演化,为太阳物理研究和空间天气预报提供更完整的观测数据.      

羊八井宇宙线强度观测数据的气压修正

分析了羊八井宇宙线强度的气压修正，分析表明，气压修正不仅与气压有关，而且与太阳活动有关．太阳活动最高的年，气压修正系数的绝对值最大．此外，计数率的修正值还与数据采样的时间间隔有关，即使是同一时间段，不同时间间隔采用率得到的修正值是不同的．本文最后分析了西藏羊八井中子监测器观测数据的气压修正，得到单路及八道多重计数的气压修正系数．     

22太阳周极大期Imp≥M1.0X射线耀斑的分布特征

本文对第22太阳周极大时期Imp≥M1.0X射线耀斑的空间分布进行了统计分析.结果表明,该事件存在南北半球分布的不对称性,且不对称性在极大年或其后一年改变符号.文中还对不对称性与太阳活动的相关关系也进行了探讨.      

Solar activity prediction studies and services in NAOC

Solar activity prediction services started in 1960’s in National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences (NAOC). As one of the members of the International Space Environment Service (ISES), Regional Warning Center of China (RWC-China) was set up in 1990’s. Solar Activity Prediction Center (SAPC), as one of the four sub-centers of RWC-China, is located in NAOC. Solar activity prediction studies and services in NAOC cover short-term, medium-term, and long-term forecast of solar activities. Nowadays, certain prediction models, such as solar X-ray flare model, solar proton event model, solar 10 cm radio flux model, have been established for the practical prediction services. Recently, more and more physical analyses are introduced in the studies of solar activity prediction, such as the magnetic properties of solar active regions and magnetic structure of solar atmosphere. Besides traditional statistics algorithms, Machine Learning and Artificial Intelligence techniques, such as Support Vector Machine (SVM) method, are employed in the establishment of forecast models. A Web-based integrated platform for solar activity data sharing and forecast distribution is under construction.     

Responses of ionospheric foF2 to geomagnetic activities in Hainan

Responses of low-latitude ionospheric critical frequency of F2 layer to geomagnetic activities in different seasons and under different levels of solar activity are investigated by analyzing the ionospheric foF2 data from DPS-4 Digisonde in Hainan Observatory during 2002–2005. The results are as follows: (1) the response of foF2 to geomagnetic activity in Hainan shows obvious diurnal variation except for the summer in low solar activity period. Generally, geomagnetic activity will cause foF2 to increase at daytime and decrease at nighttime. The intensity of response of foF2 is stronger at nighttime than that at daytime; (2) seasonal dependence of the response of foF2 to geomagnetic activity is very obvious. The negative ionospheric storm effect is the strongest in summer and the positive ionospheric storm effect is the strongest in winter; (3) the solar cycle has important effect on the response of foF2 to geomagnetic activity in Hainan. In high solar activity period, the diurnal variation of the response of foF2 is very pronounced in each season, and the strong ionospheric response can last several days. In low solar activity period, ionospheric response has very pronounced diurnal variation in winter only; (4) the local time of geomagnetic activities occurring also has important effect on the responses of foF2 in Hainan. Generally, geomagnetic activities occurred at nighttime can cause stronger and longer responses of foF2 in Hainan.     

1996-2002年太阳耀斑的统计分析

分析了1996-2002年南北半球的太阳黑子相对数和南北半球太阳X射线耀斑级别(简称Imp)≥M1．0的太阳X射线耀斑的特征和不对称性．分析结果表明，南北半球的太阳耀斑活动的程度交替上升，在2001年7月以前北半球的太阳耀斑活动强于南半球，2001年7月开始耀斑活动逐渐以南半球为主．本文还逐月分析了1996—2001年南北半球的耀斑指数．2000年7月为第23周太阳指数最大的一个月，与第23周太阳黑子相对数最大月均值吻合．     

太阳黑子自动识别与特征参量自动提取

日面上黑子数目反映了太阳活动水平的高低.黑子形态的复杂性和磁场的非势性与太阳活动爆发密切相关.随着高时空精度的太阳观测数据量的急剧增长，快速准确地自动识别日面上的黑子以及对黑子群特征自动提取已成为太阳活动预报的现实需求.本文针对SDO/HMI的活动区白光数据，利用数学形态法开展黑子自动识别研究，并在黑子识别基础上对黑子群的面积和黑子数进行了计算.通过对利用2011-2017年HMI活动区数据计算得到的黑子群面积和黑子数与NOAA/SWPC发布的活动区相应参量进行比较，发现本文计算结果与SWPC发布数据的变化趋势基本一致，相关性较好.其中黑子群面积的相关系数为0.77，黑子数的相关系数为0.79.研究结果表明，利用本文方法对SDO/HMI数据进行处理，能够得到高时间分辨率的黑子群特征参量，可为太阳活动预报提供及时准确的输入.      

On statistical relationship of solar, geomagnetic and human activities.

Data of galactic cosmic rays, solar and geomagnetic activities and solar wind parameters on the one side and car accident events (CAE) in Poland on the other have been analyzed in order to reveal the statistical relationships among them for the period of 1990-2001. Cross correlation and cross spectrum of the galactic cosmic ray intensity, the solar wind (SW) velocity, Kp index of geomagnetic activity and CAE in Poland have been carried out. It is shown that in some epochs of the above-mentioned period there is found a reliable relationship between CAE and solar and geomagnetic activities parameters in the range of the different periodicities, especially, 7 days. The periodicity of 7 days revealed in the data of the CAE has the maximum on Friday without any exception for the minimum and maximum epochs of solar activity. However, the periodicity of 7 days is reliably revealed in other parameters characterizing galactic cosmic rays, SW, solar and geomagnetic activities, especially for the minimum epoch of solar activity. The periodicity of 3.5 days found in the series of CAE data more or less can be completely ascribed to the social effects, while the periodicity of 7 days can be ascribed to the social effect or/to the processes on the Sun, in the interplanetary space and in the Earth's magnetosphere and atmosphere.