应用BP神经网络针对高通量质子事件的通量数值预报

质子事件的爆发与太阳软X射线辐射有着很强的相关性,利用GOES卫星的1～8 (A)波段和0.5～4 (A)波段的软X射线数据,选取一些特征参量验证该相关性并应用到质子事件短期预报中.在当前质子事件传输物理机制不完全明确的情况下,在现有的预报质子事件有无的模型基础上,利用BP神经网络,根据软X射线通量水平等预测事件质子峰值通量水平,再对训练后的网络进行检验,检验预测所得结果与实际探测值误差小于一个量级,具备一定实用意义.      

太阳X射线耀斑与LF天波的SPA效应

本文根据武昌电离层观象台的LF天波的SPA观测记录,分析了SPA效应的一些统计特性;从理论上对X射线的流量和LF天波的SPA效应之间的定量关系作了进一步研究,并根据LF天波的反射特性和标准大气模式计算了不同季节、不同太阳天顶角、上、下午不同时间的SPA效应的特性,发现SPA效应除具有季节差别外,还有上、下午的不对称性、同时揭示了SPA效应与X射线的对数流量之间的关系呈非线性相关.理论结果与实验结果相比较,两者很好地吻合.      

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.      

太阳X射线耀斑特征参数预报方法研究

太阳耀斑是重要的空间天气事件, 有关太阳耀斑参数的预报对于电离层突然骚扰(SID)影响的评估具有实用意义. 本文采用GOES-8卫星上第23太阳周软X射线通量的数据, 通过数值拟合的方法对X级耀斑强度的峰值以及X级耀斑的结束时间进行预测. 利用这种方法对第23太阳周中的X级耀斑进行分析, 最多可以提前17min预测出X级耀斑的峰值, 在预测X级耀斑结束时间时, 预测的X级耀斑结束时间最多可以提前60min左右, 从预报结果来看, 预报方法具有一定的有效性和实用性.      

1986年2月的高太阳活动研究──Ⅳ日地扰动事件耦合初析

利用光学、射电、软X射线和硬X射线观测资料,对1986年2月系列太阳爆发中最大的两个耀斑作相似与相异性的分析,解释它们近地空间效应的区别,对该系列太阳爆发事件和叠加在一起的地球事件作认证研究.      

由太阳爆发事件特征预报地磁暴方法研究

CME是非重现性地磁暴的诱因,通过对太阳耀斑爆发活动的特征与可能引起地磁活动的CME进行统计分析,发现太阳耀斑的强度、位置、持续时间以及耀斑所伴随的太阳质子事件和行星际高能质子通量的增长与CME的特征及可能产生的地磁扰动有着密切的关系.在对数据分析的基础上,建立了基于人工神经网络的预报模式,对太阳耀斑爆发活动所引起的地磁扰动的发生及Ap指数进行了预报,取得了较好的结果.      

E10.7指数在软X射线谱段的修正应用

表征EUV辐射通量的E10.7指数在越来越多的研究和应用中被用来代替传统的F10.7指数.X射线对地球D层和E层的电离起着重要作用,但由于D层观测数据的不足和E层电离源的多样性,难以被用来考虑X射线对电离层的影响.火星电离层下层的电离源几乎是单一的软X射线,这为研究X射线对电离层的作用提供了可能性.通过研究火星电离层下层的峰值电子浓度对E10.7的依赖关系,发现即便经过必要的修正,这种关系对不同的观测时段并不具备一致性.通过理论推导和数据分析,得到了一种特别用于描述太阳软X射线辐射通量的新指数,即Xs指数,用来替代E10.7指数.Xs指数在描述火星电离层下层对太阳辐射的依赖关系时,不同的观测时段有很好的一致性,表明Xs指数在表征太阳软X射线辐射强度方面比E10.7指数更加合适.      

X射线耀斑的强度指标

本文利用GOES-7卫星的1分钟记录资料研究了1991年3月和6月期间6个大X耀斑伴随的软X射线爆发特性和源强度的关系。结果指出：对X射线耀斑，其射线辐射流量上升快的在日冕中激起的激波速度也较快．数值模拟研究指出，这可能反映爆发能量释放速率是源强度的主要指标．     

大耀斑期间向日面电离层总电子含量的响应个例分析

利用2001年4月15日1336UT耀斑爆发期间向日面GPS观测数据提取的总电子含量的时间变化曲线。分析了向日面电离层对这次耀斑的响应特点．结果表明，耀斑期间向日面电离层出现了总电子含量突增事件．最大总电子含量增加量约为2．6TECU，在0600LT和1800LT都观测到了总电子含量突增，世增加幅度仅为0．5-1TECU．在高纬地区，由于电离层闪烁，从TEC时间变化曲线提取不出来总电子含量增加值．从各卫星星下点处的TEC增加量和各星下点处的太阳天顶角的关系可以看到，TEC增加量与太阳天顶角有关，太阳天顶角越大，TEC增幅越小。另外，从总电子含量时间变化率曲线上还观测到了时间同步的小尺度扰动，通过与耀斑期间硬X射线辐射通量的比较，发现两者有明显的相关性，电离层中的这种扰动与耀斑期间的硬X射线或远紫外辐射有关．     

1989年3月大宇宙线暴事件的特征

本文分析了1989年3月一系列大耀斑等离子体抛射引起的宇宙线强度变化的特征.除对中子成分分析外,还对μ介子成分及其各向异性特征作了分析,讨论了宇宙线强度变化与太阳耀斑特性和地磁扰动之间的关系。分析发现,宇宙线的Forbush下降不仅与太阳耀斑的级别、持续时间,以及在日面上的位置有关,而且还与光学耀斑是否伴有强的X射线暴、是否有强的射电爆发,以及是否引起强的地磁暴紧密有关.各向异性分析表明,3月大事件的各向异性明显小于宁静时的各向异性,这可能是因为受到太阳活动强烈调制之后,宇宙线各向异性趋于减小的原因.     

太阳耀斑硬X射线高能时延和辐射展宽

本文从耀斑高能电子束流与太阳大气相互作用产生硬X射线辐射的基本事实出发,根据观测资料,提出了一个流量与能谱同步变化的注入源函数模型,研究太阳大气(靶物质)密度对耀斑硬X射线时间响应.理论计算与观测事实基本一致.主要计算结果如下:高能时延与辐射展宽是耀斑硬X射线轫致辐射时间特征的二种表现,硬X射线发射区的太阳大气密度越低,高能时延与辐射展宽效应越明显,二者之间存在显著的相关性.      

微波爆发前太阳射电发射的周期振荡

本文分析了1979年1月一12月紫台3.2cm、10cm波段上的爆发资料,峰值流量增量ΔS/S≥50%的爆发共计25个,发现所有25个爆发的爆前记录曲线上都存在着周期从几秒一10几秒、振幅约为太阳非扰动分量l%的振荡。这种振荡一般先于爆发几小时或几天。但对于特大爆发,如47GB型爆发,在长时间持续振荡以后,往往在爆前几十分钟或几小时突归宁静,呈平滑记录;对于较小的爆发,脉冲爆或持续期较短的复杂爆,如3S型、20GRF型以及45C型,在振荡同爆发之间不存在记录曲线的宁静时段,而往往由振荡直接延续到爆发。因此微波辐射的这种振荡特性可能是耀斑区域储能过程的一种反映。      

An experiment to study solar flare effects on radio-communication signals

The occurrence of radio signal fading events caused by ionospheric absorption plays an important role in the performance of radio-communication systems. It is necessary to know the magnitude and time-scale of such events in order to specify technical parameters of the communication system to be used. Generally, fading events are associated with solar flares, which are characterized by sudden increase in the solar X-ray flux that causes an increase in the ionization in the lower ionosphere. The abrupt increase of ionization causes the absorption of radio waves propagating in the Earth–ionosphere wave-guide and is reported as radio signal fading events. A simple experiment to monitor the behavior of lower ionosphere has been carried out at the Southern Space Observatory-SSO/INPE (29.43°S, 53.8°W), located in southern Brazil. The experiment is basically a computer controlled radio receiver that records the received signal strength of Amplitude Modulated (AM) radio signals in the HF (High Frequencies) range. We analyzed data of the 6 MHz beacon signal that has been transmitted by a broadcasting radio station located about 400 km from the observation site. In this work we present initial results of daily variation of the received signal strength and fading events associated with solar flares observed in the 6 MHz signal monitored by the experiment during 2001. X-ray solar flux data from the GOES-8 satellite were used to identify X-ray solar bursts associated with solar flares. Based on the one-year data collected by the experiment, a statistical summary of fading occurrences and their correlation with solar flares, as well as the distributions of time-scales and magnitudes of such events are presented.     

X级质子耀斑的特征研究

为了更加准确地判断X级耀斑是否引发质子事件,对X级质子耀斑和非质子耀斑的耀斑积分通量、源区、CME速度、CME角宽度、背景太阳风速度及背景X射线通量的分布进行了统计研究.发现非质子耀斑和质子耀斑的积分通量、经度、CME速度和CME角宽度具有明显不同的分布.非质子耀斑大多集中在东部,耀斑积分通量小于0.3J·m-2,CME速度小于1300km·s-1的区域内;质子耀斑大多集中在中部或西部,耀斑积分通量大于0.3J·m-2,CME速度大于1300km·s-1的区域内.质子耀斑伴随的CME角宽度主要集中在360°,非质子耀斑的CME角宽度分布则相对分散.两类耀斑的背景太阳风速度和背景X射线通量分布差别不大.利用两类耀斑各个参量分布上的差异,有望提高X级耀斑预报的准确率.      

射电爆发显著事件与Ⅱ型爆发

本文分析了北京天文台2840MHz射电望远镜,1989年1月-1993年12月期间观测到的太阳射电爆发的显着事件与米波Ⅱ型、Ⅳ型爆发的对应关系,从相关结果来看,爆发的峰值流量越高△T越短,这说明当太阳流量越大,高达500s.f.u.以上时,Ⅱ型爆发会在爆发的峰值前后很短时间内发生,可能与粒子的加速有关。      

米波Ⅲ型爆发与日冕物质抛射

对澳大利亚Culgoora天文台射电频谱仪在太阳活动第23周峰年期间记录到的米波Ⅲ型爆发(20～420 MHz),与日冕物质抛射(CME)、Hα耀斑及相关事件进行了统计分析,发现米波Ⅲ型爆发与CME的关系没有Ⅱ、Ⅳ型爆发与CME的关系密切;米波Ⅲ型爆发发生的时间在CME之前25～30 min最多;72%的CME事件伴随长寿命的Hα耀斑.从这些观测特征出发,对米波Ⅲ型爆发、CME和Hα耀斑进行了定性的解释.      

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。