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.      

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.     

1986年2月太阳的高活动I活动区4711的演化和特征

本文使用太阳黑子、磁场、Hα色球、10.7cm射电及软X射线流量等观测资料,对太阳活动谷期的高活动区4711(SESC编号)从光球、色球和日冕三个方面做了综述.指出该活动区演化过程的特征是:(1)黑子群在主要发展阶段呈一个紧密的结构复杂的强磁区;(2)两次大的太阳爆发均发生在黑子群面积衰减阶段的初期;(3)黑子群的转动可能是活动区日冕加热和耀斑活动的主要供能机制;(4)色球暗条的频繁活动是爆发的先兆;(5) 10.7cm射电辐射和软X射线辐射的逐日流量有彼此不重合的双峰.      

一种新的太阳质子事件警报方法的探讨

本文分析了第21太阳活动周后半期的太阳质子耀斑硬X射线辐射资料, 发现它们的峰值流量、积分流量、上升沿斜率、X光子的最高能量和持续时间等物理参数之间有着不同于非质子耀斑的相关性。据此, 本文采用模糊聚类分析法, 对21太阳活动周期间(1980.2—1986.2)的质子事件进行预报试验。其报准率为88.5%, 虚报率为53.1%, 漏报率为11.5%。本文提供了基于X射线辐射特征的太阳质子事件警报的新途径和方法。      

太阳活动突发过程对临近空间大气影响的模拟

空间天气对地球及近地空间具有重要影响,大的空间天气事件对中上层大气动力学和成分具有不同的影响。利用全大气耦合模式WACCM,针对太阳耀斑、太阳质子、地磁暴三类事件,以太阳活动平静期2015年5月10-14日的GEOS-5数据为模式背景场,通过F_10.7、离子产生率、Kp及Ap指数设置,分别模拟三类事件对临近空间大气温度、密度和臭氧的影响。结果表明耀斑事件在三类事件中对临近空间大气温度和密度的影响最为显著。平流层大气温度增加是由耀斑辐射增强引起平流层臭氧吸收紫外辐射发生的光化学反应所致,耀斑事件引起平流层和低热层温度增加约为2～3 K,低热层大气相对密度增加在6%以内;太阳质子事件及磁暴事件主要影响低热层,但太阳质子事件和磁暴事件对低热层温度扰动不大于1 K。     

太阳质子事件与太阳耀斑的关系

通过对0°W-39°W,40°W-70°W,71°W-90°W经度范围内太阳质子事件与太阳耀斑的相关性计算分析,发现太阳质子事件与太阳耀斑的相关系数依赖于经度.太阳耀斑积分与地球磁链接区域（40°W-70°W）太阳质子事件强度的相关系数最大.相关系数的这种特点与耀斑加速粒子的最大流量只出现在磁链接区域的特征相吻合.计算结果表明,太阳耀斑对太阳质子事件具有贡献,即耀斑对E ≥ 10MeV的质子加速有贡献.耀斑和CME在磁链接区域对太阳质子事件的贡献相同,这说明太阳质子事件是混合型事件.      

太阳质子耀斑的一个统计性质

本文研究太阳质子耀斑相对于太阳光球大尺度平均磁场中性线的分布, 给出一个新得到的质子耀斑的统计性质。研究太阳质子事件及其源耀斑的统计性质, 是太阳物理和空间物理学的重要前沿课题。从太阳活动预报及地球空间环境预报研究的角度看, 一个重要的问题是质子耀斑在      

太阳质子事件警报

采用人工神经网络预报方法,利用太阳耀斑的日面位置、X射线辐射的峰值流量及其上升时间、2695MHz和8800MHz微波辐射的半积分流量等5个物理参量,提出了一个新的太阳质子事件警报方案,预报太阳质子事件的发生及其流量和时间．该方案在本文检验中达到93．75％的预报准确率．     

太阳10.7 cm射电流量中期预报模型研究(Ⅱ)

太阳活动指数中期预报一直是空间环境业务预报的难点之一.本文在自回归方法模型的基础上,利用太阳活动区面积、位置等参数与10.7cm辐射流量之间的定量关系,根据活动区面积衰减规律,建立了一个基于活动区参数及演化规律的改进型太阳活动指数中期预报模型.通过对预报测试实例分析发现,在日面出现较大活动区导致F_(10.7)迅速增长并超过历史数据峰值的情况,在日面活动区消亡导致指数突然出现平静期的情况,新模型的预报准确性相比自回归模型有很大提高,预报的平均相对误差下降约5%～9%.由此可见,新模型在某些特定条件下提高了原有模型的精度.该研究为提高业务型太阳10.7cm射电流量中期预报模型的预报精度奠定了基础.     

北京和东北地区雷暴与太阳活动的关系

太阳活动对于大气电性能可能会产生影响,而大气电性能在雷暴形成过程中可能会起着重要作用.因此,太阳活动对于大气电性能的影响,最终将有可能影响到雷暴的形成.本文用1957年到1978年北京地区和东北地区的10个气象站的13000多个雷暴资料,用时序迭加法分析了雷暴数与太阳磁扇形界面通过、太阳耀斑及太阳黑子11年周期变化等的关系.结果表明,有些年分的雷暴数当行星际磁场方向由指向太阳变为离开太阳的磁扇形界面扫过地球时有相关影响,在界面通过前后3天内或7天后雷暴数明显增大.从季节来看,上半年的界面通过比下半年的界面通过对雷暴的影响大.在各种太阳耀斑分类统计分析中,看到出现在日面上西区特别是西一区(0°-30°)的耀斑对雷暴的影响显著.雷暴数与太阳黑子11年周期变化则没有很显著的相关关系.      

Application of support vector machine combined with K-nearest neighbors in solar flare and solar proton events forecasting

The support vector machine (SVM) combined with K-nearest neighbors (KNN), called the SVM-KNN method, is new classing algorithm that take the advantages of the SVM and KNN. This method is applied to the forecasting models for solar flares and proton events. For the solar flare forecasting model, the sunspot area, the sunspot magnetic class, and the McIntosh class of sunspot group and 10 cm solar radio flux are chosen as inputs; for the solar proton event forecasting model, the inputs include the longitude of active regions, the flux of soft X-ray, and those for the solar flare forecasting model. Detailed tests are implemented for both of the proposed forecasting models, in which the SVM-KNN and the SVM methods are compared. The testing results demonstrate that the SVM-KNN method provide a higher forecasting accuracy in contrast to the SVM. It also gives an increased rate of ‘Low’ prediction at the same time. The ‘Low’ prediction means occurrence of solar flares or proton events with predictions of non-occurrence. This method show promise for forecasting models of solar flare and proton events.     

Ionospheric heating due to solar flares as measured by SROSS-C2 satellite

The data on thermal fluctuations of the topside ionosphere have been measured by Retarding Potential Analyser (RPA) payload aboard the SROSS-C2 satellite over the Indian region for half of the solar cycle (1995–2000). The data on solar flare has been obtained from National Geophysical Data Center (NGDC) Boulder, Colorado (USA) and other solar indices (solar radio flux and sunspot number) were download from NGDC website. The ionospheric electron and ion temperatures show a consistent enhancement during the solar flares. The enhancement in the electron temperature is 28–92% and for ion temperature it is 18–39% compared to the normal day’s average temperature. The enhancement of ionospheric temperatures due to solar flares is correlated with the variation of sunspot and solar radio flux (F10.7cm). All the events studied in the present paper fall in the category of subflare with almost same intensity. The ionospheric electron and ion temperatures enhancement have been compared with the IRI model values.     

第21～24太阳周4类空间天气事件爆发特征统计分析

对第21～24太阳周不同等级的太阳X射线耀斑事件、太阳质子事件、地磁暴事件及高能电子增强事件的爆发频次特征进行统计,结果表明:太阳周耀斑爆发的总数量与该太阳周的黑子数峰值呈正比,耀斑总数、X级耀斑事件数与峰值的相关系数分别为0.974,0.997;太阳质子事件主要发生在峰年前后1～2年,约占总发生次数的80%,峰值通量大于10pfu （1 pfu=1 cm-2·sr-1·s-1）的质子事件中,84%伴有耀斑爆发,并且主要伴随M或X级耀斑,少量伴随C级耀斑,峰值通量大于1000pfu的质子事件中,98%伴随M或X级耀斑,并且以X级耀斑为主;第21,22,23和24太阳周发生地磁暴最频繁的时间分别在1982,1991,2003年和2015年,分别滞后黑子数峰值时间3年、2年、2年和1年;72%的高能电子增强事件发生在太阳周下降期,24%的高能电子增强事件发生在太阳周上升期.      

质子事件上升时间及峰值强度的统计研究

在耀斑已基本确定为质子耀斑的情况下, 为了对即将到达地球的太阳质子作出半定量的粗略预报(警报), 即估计从观测到光学耀斑开始, 需经多长时间质子通量将到达峰值;峰值强度有多大。为此, 我们收集了1967年5月—1972年12月约五年半期间国外发表的比较系统的质子事件资料, 以及相应的太阳耀斑和太阳射电资料。      

Flux emergence,flux imbalance,magnetic free energy and solar flares

Emergence of complex magnetic flux in the solar active regions lead to several observational effects such as a change in sunspot area and flux embalance in photospheric magnetograms. The flux emergence also results in twisted magnetic field lines that add to free energy content. The magnetic field configuration of these active regions relax to near potential-field configuration after energy release through solar flares and coronal mass ejections. In this paper, we study the relation of flare productivity of active regions with their evolution of magnetic flux emergence, flux imbalance and free energy content. We use the sunspot area and number for flux emergence study as they contain most of the concentrated magnetic flux in the active region. The magnetic flux imbalance and the free energy are estimated using the HMI/SDO magnetograms and Virial theorem method. We find that the active regions that undergo large changes in sunspot area are most flare productive. The active regions become flary when the free energy content exceeds 50% of the total energy. Although, the flary active regions show magnetic flux imbalance, it is hard to predict flare activity based on this parameter alone.     

Properties of solar X-ray flares and proton event forecasting

X-ray flares and acceleration processes are in one complex of sporadic solar events (together with CMEs, radio bursts, magnetic field dissipation and reconnection). This supposes the connection (if not physical, but at least statistical) between characteristics of the solar energetic proton events and flares. The statistical analysis indicates that probability and magnitude of the near-Earth proton enhancement depends heavily on the flare importance and their heliolongitude. These relations may be used for elaboration of the forecasting models, which allow us to calculate probability of the solar proton events from the X-ray observations.     

Distinctive spatial configuration of a class ofmicrowave flaring sources

We discuss a class of microwave flares whose source regions exhibit a distinctive spatial configuration; the primaryenergy release in these flares results from the interaction between emerging magnetic flux and an existing overlying region. Such events typically exhibit radio, X-ray and EUV emission at the main flare site (the site of interaction) and in addition radio emission at a remote site up to 1 × 10⁵ km away in another active region. We have identified and studied more than a dozen microwave flares in this class, in order to arrive at some general conclusions on reconnection and energy release in such solar flares. Typically, these flares show a gradual rise showing many subsidiary peaks in both radio and hard X-ray light curves with a quasi-oscillatory nature with periods of 5–6 seconds, a bright compact X-ray & EUV emitting loop in the main flare source, a delay of the radio emission from the remote source relative to the main X-ray-emitting source. The magnetic field in the main flare site changes sharply at the time of the flare, and the remote site appears to be magnetically connected to the main flare site.