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.     

冕洞发展及其相关地球空间效应的个例分析

利用出现在2003-2004年的一个大冕洞及其相关太阳风、行星际磁场和地磁资料,分析了冕洞自身演化规律以及对太阳风和重现性地磁暴的影响.研究发现,冕洞发展经历了生长期、成熟期和衰减期三个阶段;成熟期,冕洞高速流中的最大太阳风速度和地磁暴平均强度基本维持在同一个水平上;但地磁暴的持续时间和冕洞高速流的持续时间仍有较大变化,该时间长短主要与冕洞穿越太阳赤道部分所横跨的经度相关.     

利用行星际监测数据进行地磁暴预报

利用全连接神经网络方法应用于地磁Dst指数的预报中.对ACE卫星探测的太阳风和行星际磁场及其变化对未来几小时的Dst指数的影响进行了统计分析,发现在这些行星际实测参数中,对Dst指数作用较为明显的是太阳风速度、太阳风质子密度和行星际磁场南向分量,同时,当前Dst指数实测值对今后几小时的Dst指数已有很强的制约作用.在统计分析的基础上,建立了全连接神经网络预报模型.由于采用了全连接神经网络结构,模式能够反映出太阳风、行星际磁场等参数与地磁Dst指数参数的复杂联系,可以自动建立输入参量的最佳组合方式,提高了预报精度.通过利用大量实测数据对神经网络模式进行训练,最终建立了利用优选的ACE卫星行星际监测数据提前2 h对Dst指数进行预报.通过检测,预报的误差为14.3%.     

地磁暴前地面宇宙线强度变化Morlet小波特征分析

用Morlet小波变换对Oulu台站和Apatity台站（主要是Apatity台站）1998-2002年间宇宙线静日和地磁暴前的地面宇宙线强度变化特征进行分析,得到:在宇宙线静日期间普遍存在准24 h周期变化特征,并且在当地时间0200,1400左右分别出现最小值和最大值;对12个例子的分析可以看到地面宇宙线强度在地磁暴之前1-2天均出现了不同于宇宙线静日期间变化特征,或有小尺度周期出现,或周期变化完全消失,或有异常24h周期变化,这种变化特征在一定程度上可作为地磁预报的先兆特征之一.     

CME引起的地磁暴穿越时间

日冕物质抛射（CME）从发生至引起地磁暴最大值的时间间隔称为穿越时间.本文选取1997-2015年89个CME-Dst事件,分析CME速度、能量、耀斑类型等对穿越时间的影响;采用非线性拟合以及支持向量机（SVM）非线性回归技术,建立基于1997-2009年62个CME-Dst事件的CF模型和SVM模型,并利用其余27个CME-Dst事件对模型预报效果分别进行检验.结果表明,CF模型和SVM模型的预报准确率均达到85.2%,其中CF模型的平均绝对值误差为13.77h,而SVM模型为13.88h.与ECA模型结果（准确率为77.8%,平均绝对值误差为14.55h）进行对比发现,CF模型和SVM模型的准确率更高而误差更小.CF模型和SVM模型能够提前1~5天较好地预报地磁暴爆发时间.     

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。     

宇宙线变化特征在强地磁暴预报中的应用

利用宇宙线中子探测数据定性分析了地面宇宙线多台站之间的相互联系以及大磁暴与宇宙线之间的响应关系. 以Irkutsk和Oulu宇宙线台站为例, 运用小波去噪技术提高数据的稳定性. 结果表明, 相同世界时条件下, 两站宇宙线通量相关性在事件发生时较高; 而相同地方时条件下, 相关性则在平静期较高. 进一步采用相同地方时条件对不同宇宙线台站的通量在平静期和扰动期的相对变化进行分析, 选取2004年7月强地磁暴典型事例进行直观分析, 发现大地磁暴前Irkutsk和Oulu台站的宇宙线相对通量发生明显差异, 可以尝试作为强地磁暴宇宙线先兆特征. 通过对2001年3月至2005年5月的强磁暴和中强磁暴进行统计, 得到与强地磁暴相关的适当宇宙线相对差异阈值. 将得到的阈值对2005年9月至2011年12月所有强磁暴及中强磁暴进行验证, 总成功率达到87.5%, 误报率为35.7%, 结果较好.     

利用人工神经网络预报大磁暴

本文采用阈值预报的策略和人工神经网络BP模型,以13个太阳风参量和地磁AE,Dst指数作为输入,以0或1作为输出,提前4h预报大磁暴主相发生的时刻．结果表明,采用神经网络方法的阈值预报可以对灾害性磁暴的发生提前数小时做出比较准确的预报．     

日球基本参数的冕洞周变化与冕洞大气

本文利用MHD波与日冕大气耦合的磁流体动力学方程组,计算得到冕洞内的日冕大气的温度T、密度N和流速V的分布.根据这些量的分布特点,认为日球基本参数T、N和V的冕洞周变化,可以用冕洞磁场的非径向因子a值,随黑子活动的下降而变小来解释.     

1998年9月24日地磁暴前宇宙线各向异性特性分析

分析了日本Nagoya 宇宙线闪烁体望远镜30°, 49°, 64° 倾角的东、西、南、北方向探测数据的变化特点, 运用小波分析方法定性地探讨了磁暴前后宇宙线南北、东西各向异性的变化特征. 研究发现, 当发 生大地磁暴时, 地面宇宙线强度的各向异性特征将发生非常大的变化, 这种变化一般在磁暴发生前10~20 h就开始出现. 当描述这种各向异性特征的各向异性指数的小波系数变化达到一定阈值时, 就可能有大地磁暴发生.     

太阳风对流效应对CME渡越时间的影响

基于Gopalswamy预报日冕物质抛射（CME）渡越时间的经验模型,选取1996-2007年间52个与地磁效应Dst<-50nT相关的CME事件以及10个引起特大磁暴（Dst<-200nT）的CME事件,结合ACE卫星在1AU处的太阳风观测资料,分析背景太阳风对流效应对CME到达1AU处渡越时间预报的影响.对于52个CME事件,考虑太阳风对流效应的影响后,预报的标准偏差由16.5h降为11.4h,修正后的误差分布趋向于高斯分布,并且68%事件的预报误差小于15h.对于10个引起特大磁暴的CME事件,考虑太阳风对流效应的影响后,预报的标准偏差由10.6h降低到6.5h,其中6个事件的预报误差小于5h.研究结果表明,对于CME事件,考虑背景太阳风对流效应的影响可以降低预报CME渡越时间的标准偏差,说明太阳风对流效应对预报CME事件渡越时间具有重要作用.     

冕洞相关地磁Ap指数中短期预报方法研究

地磁Ap指数是描述全球地磁活动水平的重要指数, 过去许多参考大气模式中都用Ap指数来表述地磁活动状态, 大气模式的运行需要输入地磁Ap指数, 因此, 地磁Ap指数的预报一直是空间环境预报中一个非常重要的内容. 针对太阳活动低年冕洞引起的地磁扰动具有明显27天重现的特性, 利用修正的自回归方法, 对地磁Ap指数进行了提前27天的预报; 采用从SOHO/EIT观测资料发展出来的描述冕洞特性的Pch因子, 进行了提前三天的地磁Ap指数预报. 结果显示, 将统计方法与物理分析相结合, 进行地磁Ap指数的中短期数值预报, 可以得到较好的预报效果.     

Statistical analysis of the occurrence rate of geomagnetic storms during solar cycles 20–24

This study examines the occurrences rate of geomagnetic storms during the solar cycles (SCs) 20–24. It also investigates the solar sources at SCs 23 and 24. The Disturbed storm time (Dst) and Sunspot Number (SSN) data were used in the study. The study establishes that the magnitude of the rate of occurrences of geomagnetic storms is higher (lower) at the descending phases (minimum phases) of solar cycle. It as well reveals that severe and extreme geomagnetic storms (Dst < -250 nT) seldom occur at low solar activity but at very high solar activity and are mostly associated with coronal mass ejections (CMEs) when occurred. Storms caused by CME + CH-HSSW are more prominent during the descending phase than any other phase of the solar cycle. Solar minimum features more CH-HSSW- associated storms than any other phase. It was also revealed that all high intensity geomagnetic storms (strong, severe and extreme) are mostly associated with CMEs. However, CH-HSSW can occasionally generate strong storms during solar minimum. The results have proven that CMEs are the leading cause of geomagnetic storms at the ascending, maximum and the descending phases of the cycles 23 and 24 followed by CME + CH-HSSW. The results from this study indicate that the rate of occurrence of geomagnetic storms could be predicted in SC phases.     

1998年4月下旬至5月上旬地磁暴的日地事件认证

综合运用SOHO/LASCO、SOHO/EIT关于CME的观测结果和WIND飞船关于太阳风的观测记录,识别了1998年4月下旬至5月上旬发生的磁暴的CME源,分析了与5月初强磁暴群相联系的日地事件.结果表明,所用日地扰动事件关系认证的方法是可行的.本文就上述日地事件所涉及的磁暴群与活动区的关系、CME地磁效应的日面东西不对称性以及磁云与高速流的作用等问题进行了讨论.     

武昌地区急始型磁暴期间电离层电子总含量的变化

利用１９８０年４月至１９９０年１２月共１３６次急始型磁暴资料统计研究了武昌地区ＴＥＣ的变化。结果表明，ＴＥＣ的暴时变化出现正相，相对变化值ΔＴＥＣ的暴时变化形态与中高纬地区一些台站所观测到的结果差别较大；如果磁暴急始出现在白天，则急始后３６小时，会出现ΔＴＥＣ的极大值，如果急始出现在夜间，则不会出现极大值，这一现象与太阳黑子数，季节无关。