灾害性空间天气事件预警分级探讨

灾害性空间天气事件包括太阳耀斑、太阳质子事件、磁暴、高能电子暴和电离层暴等。准确有效的预报预警信息有助于及时采取措施以避免或减少损失。当前国内空间天气预报总体水平不高,不同空间天气事件的预报预警业务成熟度具有较大差别,业务规范性有待提高。文章在分析空间天气事件的特征和影响,以及现有服务和相关研究的基础上,对灾害性空间天气事件及其预警分级规范进行讨论,并在以下几方面提出建议:基于多环境要素综合判别空间天气事件;建立涵盖内外源扰动的电离层暴指数;适应现行监测能力和业务实时性,基于自主探测数据适用性分析建立预报预警规范;细化专业用户分类,按需设计保障产品。

空间灾害天气

在人类共同迈入21世纪之际,各国在发展高科技、建设现代化国家的进程中,对开展空间天气研究的需要日益增长,实施国家空间战略计划势在必行。 一、什么是空间灾害天气 “空间灾害天气”一词出现于20世纪80年代初,是指发生在太阳表面、行星际空间直到地球空间中,可以影响天基和地基系统的正常运行和可靠性,危及人类活动、健康和生命的天气条件或状态。

开展空间天气业务对广东社会经济的影响

通过对空间天气和空间天气学的描述,介绍空间天气学的研究内容、方法、监测手段以及空间天气灾害的危害;分析了在广东开展空间天气业务的必要性,并对如何开展广东空间天气业务提出建议。

国际上的空间天气计划与活动

随着科技的发展和进步,越来越多的国家和国际组织已经认识到空间天气的重要性。回顾了近些年来不同的国家和组织在空间天气领域开展的计划与活动,主要包括空间天气的一些天基和地基探测计划,以及相关的国际合作情况,最后简单介绍了中国在空间天气方面所做的努力。

用蒙特卡罗方法计算2004年7月电子暴事件对星上分系统的内部充电效应

在太阳的剧烈爆发事件期间,空间环境中的带电粒子能量和通量都得到显著增强,有时使卫星介质发生严重的内部充电而导致星上系统发生故障.但由于粒子与介质相互作用的过程较为复杂,以往一般采用粒子射入介质的经验公式对带电粒子在介质中的沉积进行模拟计算,而近年来蒙特卡洛方法逐渐成为能够进行更准确模拟的有效办法.本文以2004年7月底至8月初的空间天气事件为例,用基于蒙特卡罗方法的GEANT工具包模拟空间高能电子在卫星分系统的印刷电路板(PCB)中的沉积,计算由于内部充电效应造成的PCB内部电场的强度.利用该计算方法,并基于此次事件期间GOES卫星对空间高能粒子环境的监测数据,得到的计算结果表明这次事件期间的空间高能电子暴可能使星上介质发生显著的内部充电,并可能是此期间在轨航天器上发生的一些仪器运行异常的原因.本文采用的蒙特卡罗方法计算内部充电效应方法可以应用于对复杂位形和结构的星上系统的计算,结果可作为卫星抗辐射设计的参考,以有效应对灾害性的空间天气事件.

地磁感应电流研究综述

因太阳活动而引起的地磁扰动,会在地球表面感生出地电场,从而在地表附近的导体系统中产生地磁感应电流(GICs).太阳表面的异常活动而引起的磁暴会导致强烈的GICs,严重威胁电信设备、电网、油气管道和铁路运输网络等基础设施系统的安全运行,已经成为最严重的空间天气灾害之一.因此,对GICs进行深入研究以建立对其做出迅速预测的能力,在科学和应用方面都有重要意义.本文综述了GICs的研究进展,从引入空间天气的概念开始,将GICs作为从太阳活动到太阳风再到地球扰动的空间天气链的最终环节;重点阐述了GICs的计算中所涉及的三个步骤:地球表面地磁场重建、感应地电场的计算,以及地面导体系统中GICs计算;对每一步骤中主要方法的相关原理和应用做了简要介绍与评估;最后总结了当前GICs的研究现状,并对未来GICs的研究方向与挑战进行了展望.

浅谈太阳风暴对人类生活的影响

太阳作为地球的能量之源提供了地球99%以上的能源。文章简单介绍了太阳对地球的能量传输,包括太阳电磁辐射和太阳风,阐述了太阳风暴的概念、形成和表现形式以及太阳活动周期,并简要分析了超级太阳风暴可能出现的条件。介绍了太阳风暴引起的地球空间环境的变化及其对人类生活造成的影响,回顾了近30年较大的几次太阳风暴对人类生活造成的显著灾害;最后介绍了人类对太阳风暴的监测和预警现状。

Influence and hazard of disastrous space weather on power grid in China

Based on the measured data of geomagnetically induced currents （GIC） in Guangdong Ling＇ ao 500 kV power networks during several magnetic storms at the peak years of 23rd Solar Cycle, the GIC calculation results of 750 kV planning power grid in Shartxi, Gansu, Qinghai and Ningxia, the structure and characteristics of power networks from 500 kV to 1 000 kV, and super magnetic storm in 1859 are analyzed in this paper. Through the analysis, the possible impacts of extreme space weather on the future ultra-high voltage （UHV） grid, the security of large-scale power system in China are expounded, and the research suggestions coping with the strong solar storms are proposed.

利用“ISF”方法于地磁扰动事件的预报试验

以1966～1982年期间有关太阳活动、行星际扰动和地磁扰动的观测为基础,综合行星际扰动过程的物理模型并运用模糊数学概念,提出一种预报由太阳风暴吹向地球而引起的地磁扰动的“ISF”方法.利用该方法对1980-1998年间24个较大的、曾引起空间灾害事件的地磁暴进行了预报试验,在试验中考虑了每个扰动事件的三维传播特性、搜寻每个射电源的最佳贴近度和磁场南、北向分量的影响.主要结果是:(i)磁扰开始时间的预报值T预与观测值T观比较,相对误差△T预/T观≤10％的事件,占总事件的45.8％;△T预/T观≤30％的事件,占总事件的78.3％;△T预/T观>30％的事件,只占总事件的21.7％.(ii)磁扰幅度的预报,相对误差△Kp,预/Kp,观≤10％的事件,占总事件数的41.67％;△Kp,预/Kp,观≤30％的事件,占总事件数的79％;△Kp,预/Kp,观≤45％的事件,占总事件数的100％.作为一个例子,1998年4-5月事件的预报试验表明△T预/T观=7.4％,△ΣKp,预/ΣKp,观=15.3％.这表明该预报方法对空间天气事件中的地磁扰动预报有改善.