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.      

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.      

1982年9月4日耀斑的电离层效应

本文对1982年9月4日大型双带型耀斑所引起的电离层、地磁瞬时效应与后效进行了综合研究, 其结果特征显著, 这可能与此次磁暴变化十分剧烈有关.      

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。      

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。      

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.     

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.     

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．     

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.      

从属函数在地磁扰动预报研究中的初步应用

根据1966-1982年期间有关太阳耀斑、行星际激波和地磁扰动的观测资料而建立的从属函数,对1984-1985年间的行星际闪烁观测中能证认出的耀斑-激波所引起的地磁扰动作了预报试验。结果表明:(1)磁扰开始时间预报的相对误差,δT/T≤10%的事件数为20个,占总事件数的50%,δT/T≤20%的事件占总事件数的70%以上;(2)磁扰幅度(ΣKp)大小的预报,其相对误差δΣKp/ΣKp≤30%的事件数为32个,占总事件数的80%,而δΣKp/ΣKp≥60%仅占15%.本文方法显示了一定潜力,有待从聚类分析方面进一步深入。      

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.     

Effects of strong geomagnetic storms on Northern railways in Russia

Seventeen severe magnetic storms occurred in the period 2000 through 2005. In addition there was a major magnetic storm in March 1989. During each of these storms there was an anomaly in the operation of the system of Signalization, Centralization and Blockage (SCB) in some divisions of the high-latitude (∼58 to 64°N) Russian railways. This anomaly was revealed as false traffic light signals about the occupation of the railways. These signals on the Northern railways appeared exactly during the main phases of the strongest part of the geomagnetic storms characterized by high geomagnetic indices Dst and Kp (Ap). Moreover, the durations of these anomalies coincided with the period of the greatest geomagnetic disturbances in a given event. Geomagnetically induced currents (GICs) during significant strengthening of geomagnetic activity are concluded as the obvious reasons for such kind of anomalies.     

冕洞特征参数与重现型地磁暴关系的统计研究

在提取冕洞特征参数的基础上,利用1996年到2005年8月近十年来对地磁扰动有影响的356个冕洞事例,定量分析了冕洞特征参数(包括冕洞的面积比、经纬度跨度等)与冕洞高速流特征、重现型地磁扰动特征(包括扰动大小和持续时间等)之间的相关性,研究发现,从引起地磁扰动的冕洞在整个太阳活动周的分布来看,在地磁扰动峰年中冕洞影响同样具有重要的贡献;冕洞高速流太阳风速度与地磁扰动强度之间存在较强的相关性,而高速流中太阳风速度与冕洞面积比关系不大,与冕洞亮度存在一定相关性;冕洞的经度跨度与地磁扰动持续时间存在很强的正相关性.      

Substorm activity during the main phase of magnetic storms induced by the CIR and ICME events

In this work, the relation of high-latitude indices of geomagnetic activity (AE, Kp) with the rate of storm development and a solar wind electric field during the main phase of magnetic storm induced by the CIR and ICME events is investigated. 72 magnetic storms induced by CIR and ICME events have been selected. It is shown that for the CIR and ICME events the increase of average value of the Kp index (Kp_aver) is observed with the growth of rate of storm development. The value of Kp_aver index correlates with the magnitude of minimum value of Dst index (|Dst_min|) only for the ICME events. The analysis of average values of AE and Kp indices during the main phase of magnetic storm depending on the SW electric field has shown that for the CIR events, unlike the ICME events, the value of AE_aver increases with the growth of average value of the electric field (Esw_aver). The value of Kp_aver correlates with the Esw_aver only for the ICME events. The relation between geomagnetic indices and the maximum value of SW electric field (Esw_max) is weak. However, for the ICME events Kp_aver correlates with Esw_max.     

比斯开湾上空电子总量对磁暴的响应

本文论述过去十年中,在英国Aberystwyth城观测同步卫星Intelsat IIF2和SIRIO信标时获得的大西洋比斯开湾上空电子总量对磁暴的响应。所选择的地磁-电离层暴分属前后两个太阳活动较高周期,主要集中在春秋分阶段和冬夏至阶段。文中指出,春分期间连续型磁暴使TEC在正相效应之后出现加长的凋落周期,集中型磁暴导致TEC在正相之后产生凋落周期缩短;春秋分和冬夏至时磁暴伴生的电子总量形态受制于急始时刻与次数、磁暴主相、磁暴指数(即暴时位置和暴情指数)等因素。