太阳耀斑对电离层总电子含量的影响

本文分析了1978—1979年1级以上的太阳耀斑对电离层总电子含量的影响. 给出了不同持续时间、不同亮度、不同季节、发生在日面不同位置上的太阳耀斑对电离层总电子含量的影响.分析结果表明,持续时间大于等于1.5小时的耀斑对电子含量有明显的扰动,耀斑出现后电子含量随之增加,在第4—5天增加到最大值,扰动持续数日;持续时间小于1.5小时的耀斑对电子含量影响甚微;非亮耀斑对电子含量的扰动小于亮耀斑;夏季出现的耀斑对电子含量无明显扰动,只有冬季出现的亮耀斑对电子含量有明显的扰动;太阳耀斑扰动电子含量有明显的日面位置东西不对称性,只有出现在日面东边、特别是E₃区的太阳耀斑对电子含量才有明显的扰动.      

在地磁暴期间大气气旋的变化

本文分析了1966—1978年间地磁暴期间地球大气气旋的变化。在地磁暴发生后,大气涡度面积指数(VAI)出现明显的扰动。在磁暴发生后第2天VAI有一个明显的增加,然后下降,到第4天VAI下降到最小值。但是,不同的磁暴类型发生时,VAI的扰动特征是不同的,而且具有明显的季节效应。     

太阳耀斑和地磁扰动的统计分析(1966—1978)

本文给出了不同等级、不同持续时间、发生在日面不同日心经距上的太阳耀斑所引起的各种地磁指数(Ap、AE、Dst和Kp指数)的变化,讨论了各类耀斑所引起的地磁扰动的特点以及耀斑的日心经距及其喷发物在日地空间的传播速度对磁扰强度的影响。      

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.      

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．     

AR5395活动区演化的周期性

观测资料分析表明,AR5395活动区演化具有周期性的特征,软X射线峰值流量F变化周期为24.3小时,X射线耀斑出现率N_x,具有12.2小时的周期性,活动区黑子群面积S_x的变化呈现24.4小时的周期。这3个周期变化量的相位关系表明:(1)X级耀斑往往发生在黑子面积减小的位相;(2)在1个周期内,黑子群面积达到最大值约需16小时,恢复到大耀斑前水平约需8小时;(3)在X级大耀斑前约12小时,小级别耀斑出现率达到峰值。分析显示,AR5395活动区似乎工作于大耀斑能量储存—释放—储存周期性循环的极限状态之中。      

1996-2003年大耀斑事件引起的TEC突然增强的统计分析

利用1996—2003年期间GOES卫星耀斑观测资料和国际GPS观测网的GPS—TEC资料分析X级大耀斑事件引起的电离层电子浓度总含量(TEC)的突然增强(SITEC)现象．对X射线耀斑等级、耀斑日面位置与SITEC的关系进行了分析．结果表明,两者都与SITEC现象的强弱有着一定的正相关性．在消除X射线耀斑等级、耀斑日面位置对电离层SITEC现象的影响后,进而分析了日地距离以及耀斑持续时间对电离层SITEC现象的影响．结果表明,日地距离和耀斑持续时间都是影响SITEC现象的重要参数,日地距离较近时发生的耀斑事件引起的SITEC现象较为强烈．另外,耀斑持续时间越长,SITEC现象越微弱,但是当耀斑持续时间继续延长时,SITEC现象的强弱逐渐趋于不再改变,最后在某值附近达到平衡．还对某些没有在电离层中引起明显SITEC现象的耀斑事件进行了讨论,发现了这类耀斑的一些特征．     

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.     

1996-2008年期间活动区与耀斑活动的特征分析

在1996—2008年期间,可见日面共出现3067个活动区,其中活动区面积S满足10μh≤S≤90μh(μh为太阳半球面积的百万分之一)的活动区数量占活动区总数的58.52%,100μh≤S≤490μh的活动区数量占活动区总数的31.43%,而S≥500μh的活动区数量仅约占活动区总数的6%,S≥1000μh的活动区数量仅约占活动区总数的1%,面积为0的活动区约占活动区总数的4%.1996—2008年期间,除面积低于50μh的活动区外,不同面积活动区的数量占该年活动区总数比例的最大值通常都在太阳活动峰年之后,即相对太阳黑子数平滑月均值都有一定的延迟.在1997—2008年期间,至少能够产生一个A级耀斑的活动区数量为1408个,而在此期间,共产生了7706个C级耀斑、1141个M级耀斑和110个X级耀斑.C级耀斑在1~8A波段流量的积分值为22.711 J·m~(-2),M级耀斑在1~8 A波段流量的积分值为29.443 J·m~(-2),X级耀斑在1~8 A波段流量的积分值为36.178 J·m~(-2).第23太阳活动周期间,南半球的耀斑活动比北半球强.     

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。     

1989年3月太阳活动引起的强烈磁暴群

本文分析了1989年3月上旬一个太阳超级活动区中多次特大耀斑引起的强磁暴群.联系源耀斑的等级、位置等讨论了磁暴形态特征.随着耀斑活动区位置由东向西旋转,磁暴的形态呈现有规律的变化,充分显示了磁暴形态特征有依赖于耀斑位置的中心子午线效应和东西不对称性.     

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。      

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.      

X级以上耀斑与地磁效应关系研究

统计研究了2010年1月至2012年12月期间所有与耀斑爆发相伴生的日冕物质抛射(CME) 引发的地磁暴事件. 结果表明, 对于CME源区其主要分布在日面 45°E-45°W, 占总数的78.95%, 且西半球比东半球多, 即源区位于西半球的CME易产生地磁效应; X级耀斑与地磁效应的关联性更高, 60.0%的 X级耀斑在其爆发后的2～3天内观测到地磁暴, 而其他级别的耀斑与地磁效应的关联性低得多, 均不足10%; 通过对此期间日面爆发的所有X级耀斑研究分析后发现, 对于源区位于日面东经45°E-45°W 的X级耀斑, 若在其爆发过程中没有大尺度日面扰动, 则无伴生CME且后续产生地磁效应的可能性很低. 由此提出一种通过分析日面观测数据进行地磁暴预报的方法.      

基于PCA方法对太阳活动区主要参量的分析

太阳耀斑与太阳质子事件的发生通常与太阳活动区存在非常密切的关系, 对这种关系的深入分析有助于太阳耀斑和太阳质子事件预报模型的建立. 本文利用主成分分析(Principal Component Analysis, PCA)方法对1997-2010年太阳质子事件所在活动区的主要参量进行分析, 选取的参量包括黑子磁分类、 McIntosh分类、太阳黑子群面积、10.7 cm射电流量、耀斑指数、质子耀斑位置和软X射线耀斑强度. 结果得到81个太阳活动主成分得分值排序(得分值代表每个事件的强弱), 与太阳质子事件峰值流量、太阳黑子年均值以及10.7 cm射电流量年均值的对比显示相似度非常高, 表明主成分得分值一定程度上可以反映太阳活动的强弱规律.      

模糊聚类分析在耀斑-地磁扰动研究中的初步应用

本文运用模糊聚类分析的方法,对1975—1983年可证认出的210个耀斑-IPS激波事件进行了分析研究,给出了它们的聚类指标和模糊等价关系以及大、中、小三类耀斑-磁扰的聚类中心。初步研究结果表明:95％的耀斑-IPS激波会引起地磁扰动(∑Kp≥16);对持续1小时以上的二级耀斑和2小时以上的一级耀斑,以及多个射电源的IPS观测均出现50km/8以上的速度跳跃这类大耀斑-IPS激波事件进行模糊聚类磁扰强弱预报试验,其准确率可达80％;这种大耀斑-IPS激波事件所对应的地磁扰动变化范围很宽,从∑Kp≥12直到∑Kp≤54,这说明耀斑-激波在行星际空间的传播以及向地球的传输过程是十分复杂的。      

太阳耀斑硬X射线能谱演变特征

太阳硬X射线是耀斑高能电子束流与太阳大气相互作用产生的韧致辐射,根据简单的太阳耀斑环物理模型,假定具有流量与能谱同步变化的高能电子束流从耀斑环顶部注入,计算了硬X射线辐射在不同的靶物质密度区的能谱演变特征。结果表明:硬X射线辐射在低大气密度靶区呈现软一硬一硬的能谱演变特征,在高密度靶区硬X射线能谱则具有软一硬一软的变化特征。高能电子束流持续时间影响谱型转变区域在耀斑环中的高度。