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.      

重返月球,该如何应付太阳磁暴

今年1月20日15时左右，太阳发生一次X7．9级的耀斑爆发(俗称太阳风暴或太阳磁暴)。这是继16日、17日、19日太阳连续几次发生X级(太阳耀斑爆发从小到大可分为A、B、C、M、X五级，以X级为最强)耀斑爆发后的又一次大爆发。这也是15年来太阳发生的级别最高的太阳磁暴。受此次太阳耀斑爆发的影响，世界上许多地方通信、广播、     

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.      

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.      

太阳活动区EUV图像的生成式模型耀斑分级与预报

近年来,不断发射的空基观测台持续传送回海量日面图像及日地间气象数据,为采用人工智能技术对太阳活动进行预报预警提供了数据基础。但是,极端天气爆发少,样本量较少;中等程度爆发稍多,样本量较多;常规无爆发天气常见,样本较为集中,样本不均衡状况严重影响机器学习方法在空间天气领域的广泛应用。本文面向多源多通道多尺度日面图像信息,构建了来自SOHO和SDO的1996-2015年日面活动区图像数据集;针对数据分布的不平衡,对太阳活动区图像作耀斑分级与预报。在对比分析元学习算法的基础上,设计了结合分类头设计和卷积核初始化的生成式模型;在使网络轻量化的基础上,能够将M和X级耀斑预报的检测率指标相较于普通的深度学习模型和无监督度量式模型分别提升10%和7%。     

神经网络方法在太阳质子事件短期预报中的应用

在大量统计结果的基础上,深入研究了太阳质子事件预报机理．总结了质子事件爆发与太阳活动区面积、位置、McIntosh结构、磁结构以及前两天活动区爆发耀斑事件数目之间的关系．然后,在神经网络的基础上建立了太阳质子事件短期预报模型,并对2000年以后12个未参加训练的样本进行测试,结果对事件预报的准确率为83％．此外,我们还利用该模型对2002年1-4月发生的几次质子事件进行了预报试验,结果发现,这期间发生的6次事件都被预报．其中3次质子事件系统预报提前了3天,两次事件预报提前了2天,一次事件提前1天预报．     

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      

众眼看宇宙

2012年伊始,NASA就将这幅高清的X级太阳耀斑照片赠予世人欣赏。太阳耀斑（又称色球爆发）是太阳表面突然释放能量,喷射出高能带电粒子而形成的壮观场面,其寿命仅有几分钟至几个小时。     

1983年2月3日双带耀斑爆发事件的综合分析

本文在统一模型的考虑下,对1983年2月3日太阳3B级Hα双带耀斑和共生的爆发事件进行了综合分析研究.探讨了其中主要的共生辐射的物理过程和内在联系,并讨论了Ⅲ型、Ⅳ型和微波射电爆发源的非热电子束流对产生Hα双带耀斑和硬X射线爆发所起的重要作用.     

用行星引潮力预报太阳耀斑的注记

太阳活动与空间坏境紧密相关,大耀斑会引起空间环境的剧烈扰动．太阳活动预报便成空间环境预报的基本依据．太阳预报水平长期以来提高缓慢,太阳物理学家皆有共识,寄希望于物理预报的进展,但举步维艰．近来,“太阳活动的行星潮汐效应”的研究取得了新进展1)[1,2],引潮力可以触发耀斑,从而,利用这类效应发展物理预报技术,呈现良好前景．“太阳耀斑发生率按行星引潮力的分布”已有几个具体结果,表面看来,其间似乎有出人需予澄清．1972年,董土仑和林柏森发现1958－1968年94个质子耀斑的发生率在其目面经度处（活动经度上）技引潮力…     

太阳耀斑对大气气旋的扰动

本文统计了1966-1978年2级以上太阳耀斑引起的大气涡度面积指数(VAI)的扰动;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涡度面积指数的影响.发现只有在冬天出现的,持续时间大于1.5小时的亮耀斑,在第3天对VAI有最大的扰动(下降最大值为平均值的16.4%);太阳耀斑引起的扰动有日面东西不对称性;出现在日面西边0-30°的亮耀斑和非亮耀斑(它们的持续时间大于1.5小时)引起VAI的大扰动,最大值扰动分别出现在第3天和第7天.      

基于集成学习的太阳质子事件短期预报方法

太阳质子事件是一种由太阳活动爆发时喷射并传播到近地空间的高能粒子引起的空间天气现象。这些高能粒子会对航天器和宇航员产生严重危害,对太阳质子事件进行准确的短期预报是航天活动灾害预防的重要内容。针对当前主要预报模型中普遍存在的高虚报率问题,提出了一种基于集成学习的太阳质子事件短期预报方法,利用第23个太阳活动周数据,建立了一种集成8种机器学习模型的太阳质子事件短期预报系统。实验结果表明,本文方法在取得了80.95%的报准率的同时,将虚报率降低至19.05%,相比现有的预报系统具有较为明显的优势。      

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.      

基于机器学习方法对23太阳活动周质子事件的研究

在耀斑伴随日冕物质抛射(CME)事件编目数据的基础上,进行太阳质子事件(SPE)匹配,构建研究数据集.利用Apriori算法挖掘SPE与耀斑级别、耀斑发生日面位置以及CME角宽度和速度的关联关系.结果 表明:X级耀斑、全晕CME、高速(＞1000 km.s-1) CME和日面西半球耀斑是最可能伴随质子事件的4种特征,其...     

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.     

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．     

基于SDO/HMI全日面实时磁图的活动区自动识别

太阳活动区是太阳活动的主要发生源区,活动区的形态、结构、特征是预报太阳爆发的主要依据.因此,活动区的识别是实现太阳爆发预报的前提.SDO/HMI能够提供连续、高时空精度的全日面光球观测图像.参照文献[1]SOHO/MDI综合磁图中活动区的自动识别方法,利用实时可得的HMI全日面磁图,通过阈值法、数学形态法和区域增长法相...     

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.      

一种短波SID监测记录及其在太阳X射线耀斑观测中的应用

本文介绍了北京大学目前进行的电离层观测中的一种SID地面连续监测设备;着重讨论它在太阳耀斑观测方面的应用.通过对1982-1983年资料的分析表明,此方法对太阳耀斑活动十分敏感.所记录到的SID现象与世界上其他主要台站的报告基本上一致.文中介绍的几个实例说明有可能利用SID形态研究耀斑时的X射线强度的时间演变.统计结果还表明1-8A谱段的X射线峰值流量与SID扰动强度之间满足一个较简单的关系式,可据此对较大的太阳X射线耀斑的峰值流量做出估计.