第五次空间天气学研讨会暨中国科学院空间天气学研讨会（2004年9月19～25日，武夷山）

第五次空间天气学研讨会暨“中国科学院空间天气学研讨会”，也是第一次国际日地系统气候和天气计划空间天气主题研讨会(The First Chinese Space Weather／CAWSES Symposium)，由国家自然科学基金委员会地球科学部和中国科学院主办，中国科学院空间科学与应用研究中心具体组织、承办．出席会议的人数为161人，其中院士7人．     

中国空间天气研究进展

空间天气指太阳、行星际空间和地球空间(地球磁层、电离层、热层和中高层大气)的状态及其变化,它能够影响到天基和地基技术系统的运行和可靠性,危及人类的生存.空间天气计划包括观测和资料分析,研究和数值建模,预报和服务.本文评述了近十年来我国空间天气研究中的一些重要成果.     

基于陆态网络GPS数据的电离层空间天气监测与研究

中国大陆构造环境监测网络(简称陆态网络)是以全球卫星导航定位系统(GNSS)为主,辅以多种空间观测技术,实时动态监测大陆构造环境变化,探求其对资源、环境和灾害的影响的地球科学综合观测网络.基于陆态网络约200个基准站的GPS观测数据,本文探讨了其在电离层空间天气监测与研究方面的应用.包括磁暴期间电离层暴扰动形态,大尺度电离层行进式扰动,太阳耀斑引起的电离层骚扰和低纬电离层不规则体结构等.研究结果表明:陆态网络布局合理,观测数据质量良好,完全可用于中国及周边地区电离层空间天气监测与研究,为进一步开展我国电离层空间天气预警和预报奠定了观测基础.     

我国空间物理研究进展

经过多年的建设与努力,我国日地空间物理与空间天气领域的研究呈现蓬勃的发展态势.《地球物理学报》以空间物理为专辑,集中在2014年11期刊发38篇文章,涵盖了基于"子午工程"观测数据分析在内的空间物理和空间天气方面的一批最新研究成果.这些工作涉及电离层、中高层大气、地磁与磁层、太阳及太阳风等学科方向,还有两篇工作涉及行星空间环境.本文将从这五个学科方向简要地介绍收入专辑的这些工作.     

空间天气驱动源——太阳风暴研究

太阳风暴作为一个约定俗成的术语,近年为学术界和公众所普遍接受.它形象地描述了以强太阳耀斑和日冕物质抛射为代表的太阳爆发事件扫过行星际空间,在行星际传播、发展和影响空间环境的物理过程.太阳风暴所驱动的空间灾害性天气,影响人类技术系统的安全和运行的可靠性,是在高技术时代人类面临的自然灾害之一.本文概述太阳风暴的观测特征和相关基础研究中的主要科学问题,着重评述近年国内外太阳风暴观测研究的主要进展,评介中国学者的学术贡献及面临的机遇和挑战.在国际空间观测竞相发展、不断取得突破性发现的今天,发展我国独立自主的太阳物理学和空间物理学空间探测,是推动我国空间科学基础研究发展的关键;而聚焦太阳风暴发生、发展和空间天气形成的机理研究,形成空间灾害性天气预报的理论框架,则成为提高我国空间灾害性天气预报和预警能力的根本.     

强震前空间天气变化与地磁活动指数存在的问题

地磁活动指数( Dst)不仅是监测空间天气活动的重要参数,也是地震电磁研究中作为排除来自空间天气的"非震"信号的重要参数(Le et al,2011).Dst指数计算简便,具有连续性和时序性较好的优势,但其物理意义复杂,不能完全反映磁暴过程,且存在计算误差以及数学意义不明确等问题.如台站和暴时变化双重因素,可能会对Dst指数计算产生影响(Campbell,2004;Karinen et al,2006; Kamide et al,2007;Borovsky et al,2017).结合地磁活动指数,利用全球地磁台网地磁场观测资料(全球地磁台站分布见图1),分析多个强震事件在临震和震前半年所伴随的全球地磁场扰动及空间天气变化特征.     

日冕物质抛射—空间天气的扰动源

日冕物质抛射是引起空间天气扰动的重要起因＿本文对日冕物质抛射的一般参量和形态、它与其它太阳活动现象的关系、它在行星际空间的表现以及它导致的地球空间环境扰动的研究进展作了介绍和讨论     

太阳风暴的日冕行星际过程三维数值研究进展

如何能够提前几个小时到几天的时间预报空间天气不仅是空间天气研究的重要课题,而且也是现代科技发展对空间天气预报的重大需求.基于物理的以强大计算能力为基础的太阳风暴日冕行星际过程三维数值研究已经成为灾害性空间天气预报建模的重要手段,并在近几年取得了很大的发展.本文聚焦于背景太阳风状态和太阳扰动事件在行星际空间传播的三维数值...     

FY-2(02批)气象卫星异常事件与空间天气关系研究

本文研究了FY-2(02批)气象卫星异常事件与空间天气的关系.根据异常产生的原理和现象,研究中把FY-2(02批)气象卫星在轨运行期间发生的异常事件分为设备状态跳变和天线消旋失锁两大类,并分别分析了太阳X射线、磁通总量、各种a粒子、各种质子和电子通量等空间天气参数与两类异常事件之间的关系.分析结果表明设备状态跳变事件与...     

第五次空间天气学研讨会暨中国科学院空间天气学研讨会

(2 0 0 4年 9月 1 9～ 2 5日 ,武夷山 )第五次空间天气学研讨会暨“中国科学院空间天气学研讨会” ,也是第一次国际日地系统气候和天气计划空间天气主题研讨会 (TheFirstChineseSpaceWeather/CAWSESSymposium) ,由国家自然科学基金委员会地球科学部和中国科学院主办 ,中国科学院空间科学与应用研究中心具体组织、承办 .出席会议的人数为 16 1人 ,其中院士 7人 .会议由中国科学院空间科学与应用研究中心魏奉思研究员和国家自然科学基金委员会地球科学部地球物理和空间物理学科主任于晟博士共同主持 ,各单元的学术报告由刘振兴院士和中国…     

东半球空间环境地基综合监测子午链简介

“东半球空间环境地基综合监测子午链”（简称子午工程）是我国空间科学领域开工建设的第一个国家重大基础设施项目。子午工程利用沿东半球120°E子午线附近和北纬30°N附近的15个综合性观测台站,运用无线电、地磁、光学和探空火箭等多种探测手段,连续监测地球表面20—30km以上到几百公里的中高层大气、电离层和磁层,以及十几个地球半径以外的行星际的空间环境参数。它将为我国各类用户提供完整、连续、可靠的多学科、多层次的空间环境地基综合监测数据。子午工程总投资1．67亿元,建设期3年,子午工程整体科学寿命预计超过11年。     

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.     

星载远紫外极光/气辉探测发展综述

地球热层和电离层是近地卫星运行的主要场所,也是空间天气对人类活动影响的重要区域.气辉和极光是高层大气中的重要发光现象,其辐射特性、特别是紫外波段的辐射特性,是高层大气和电离层物理化学过程信息的重要来源、本文详细分析了国外远紫外极光/气辉探测和相应探测器的发展里程,并结合我国相关研制技术和水平,提出了发展星载极光/气辉探测的基本考虑和建议.     

Overview of a Graduate Course Delivered in Turkey, Emphasizing Solar-Terrestrial Physics and Space Weather

Space physics is a young discipline in Turkey. Since 1970 various national near-Earth space research activities and several international collaborations have been conducted in Turkey and some of these are continuing. In May 2004 a four-week Graduate Course on “Space and Atmospheric Physics I and II” was held at the Tübitak Feza Gürsey Institute in Istanbul, Turkey. This paper explains the background behind this initiative, and gives an introduction to the topics that were covered during the course, especially emphasizing how solar-terrestrial physics is applied to space weather. During the course the students, in parallel with the lectures delivered, performed projects based on the curriculum, and using information available on the Internet and in the literature. A resumé of their results concerning the well-known “space weather” event at the end of 2003 is given.     

地磁活动指数的过去、现在和未来

地磁活动性是范围广、分量多、种类繁、形态异、频谱宽、原因复杂的时变过程.面对如此复杂的地磁活动性,除了分门别类逐一进行深入研究之外,根据实测资料,用简便易行的分类和简单明了的指标,对地磁活动性进行总体检阅和形态学描述也是非常必要的.于是,各种地磁活动指数应运而生.地磁指数不仅是表征地磁活动现象的重要参数,其应用范围逐渐扩展到日地能量耦合计算、电离层一磁层一太阳风空问环境状态描述、空间环境监测、空间天气预报等许多相关领域."地磁活动指数化"的思想正在向别的领域扩展,其构建原理和量算方法也在不断改进和完善.本文将现有的约50种地磁活动指数分两大类型,综述其提出背景和发展过程,分析其使用范围和优缺点,探讨地磁活动指数未来发展的趋势.     

Review On The Calculation Of Surface Electric And Magnetic Fields And Of Geomagnetically Induced Currents In Ground-Based Technological Systems

Space weather is a popular and important research topic today. Its origin isin the Sun. Space weather effects extend to the surface of the Earth where theyare usually called GIC referring to geomagnetically induced currents intechnological systems such as electric power transmission grids, oil and gaspipelines, telecommunication cables and railway equipment. GIC are a possiblesource of problems within such systems, and observations have been made sincethe first telegraph systems in the 1800's. This paper is a summary and reviewof present knowledge and of possibilities of modelling GIC in a system.Modelling efforts require a determination of the electric field occurring inconnection with a magnetic storm at the Earth's surface and a calculation ofthe resulting GIC. Different modelling techniques of the electric and magneticfields are evaluated in this paper, and special attention is paid to thecomplex image method (CIM) which is suitable for time-critical purposes likeforecasting of GIC. A discretely-earthed power system and a buried pipelineneed different calculation methods of GIC. The former can be treated by amatrix formalism while the distributed-source transmission line (DSTL) theoryis applicable to the latter.     

近地空间环境的GNSS无线电掩星探测技术

从GPS/MET计划开始,基于GNSS的无线电掩星技术已成为一种强大的近地空间环境探测手段.截至到目前,已经有20多颗发射的低轨道卫星带GPS掩星接收机,其中COSMIC是首个专门用于掩星探测的卫星星座.这些掩星数据被广泛应用于气象预报、气候与全球变化研究、及空间天气监测和电离层研究.由于COSMIC的成功,相关合作单位目前正积极推动COSMIC-2计划,该计划将总共有12颗卫星,于2016年与2019年各发射6颗.COSMIC-2将携带一个高级的GNSS掩星接收机,它将接受GPS与GLONASS信号,并具备接受其他可获得信号源的能力(如中国北斗定位信号),其每日观测的掩星数量将是COSMIC的4~6倍.同时COSMIC-2还将携带两个空间天气载荷,加强空间天气的监测能力.本文以COSMIC与COSMIC-2计划为主线,对掩星的发展历史、技术要点进行了简单介绍,并简要综述了COSMIC取得的部分科学成果,同时对未来包括技术发展和众多的掩星观测进行了展望.