太阳磁场磁性指数异常变化对南北半球中纬度气候的影响

本文参照太阳黑子相对数特征建立了太阳黑子磁场磁性指数时间序列. 大气温度场谱分析结果显示,南北半球中纬度平流层和对流层大气温度场普遍存在22年变化周期. 分析认为,大气温度场的22年变化周期是太阳活动22年磁性周期所激发.     

太阳活动千年尺度的准周期性波动

2004年,Solanki等人利用树木年轮中δ14C含量变化重建的太阳黑子数序列研究太阳活动的论文被Nature发表,该黑子序列自1895年起向历史时期延伸了11400年.本文采用最大熵谱分析方法和小波变换方法分析了这一重建的太阳黑子序列,重点讨论太阳活动在千年尺度上的周期性波动.结果表明,太阳活动的长期变化中存在接近千年和略大于两千年的准周期信号,以及可能存在约7千年的波动,得到了这些准周期分量的参数.这些准周期分量的周期长度和振幅是随着时间变化的,文中给出了它们的时变图象并讨论了它们的时变特征.     

太阳磁场方向变化对于地球大气温度异常变化的意义

本文根据苏黎世天文台太阳黑子11年周期资料和太阳黑子磁场磁性变化周期特征,构建了太阳黑子磁场磁性指数MI(Magnetic Index)时间序列.分析表明：太阳活动磁性周期平均长度为222年,但是每个周期长度是不相等的;多数情况周期短时磁性指数较大,对应太阳活动水平强;周期变长时磁性指数较小,对应太阳活动水平较弱;太阳黑子磁场磁性指数序列也具有80～90年的世纪周期. 进一步研究指出,太阳黑子磁场磁性指数曲线由极小值升至极大值时期,太阳磁场南向,行星际磁场磁力线与地磁场磁力线重联,此时磁层为开磁层,太阳风将携带大量等离子体从向阳面进入地球磁层,从而使输入的动量、能量和物质大幅度增加,与北半球对流层增温时期对应;太阳黑子磁场磁性指数曲线由极大值下降至极小值时期,太阳磁场北向,与磁层顶地磁场同向,行星际磁场不会与地磁场发生重联,此时磁层为闭磁层,这种情况下,只有少数带电粒子能够穿越磁力线进入地球磁层,与北半球对流层降温时期对应.     

太阳黑子磁场极性指数时间序列

本文根据苏黎世天文台太阳黑子11年周期资料和太阳黑子磁场磁性变化周期特征,构建了太阳黑子磁场磁性指数IM(Magnetic Index)时间序列,用IM(i)表示.为了便于采用数学方法研究太阳黑子磁场磁性指数变化与诸多地球物理现象之间的联系,本文给出了1749～2007年月平均太阳黑子磁场磁性指数时间序列数据.     

太阳黑子相对数最强周期的小波分析

利用小波变换,分析了1749年以来每个太阳活动周太阳黑子相对数的最强周期以及第1～22太阳活动周的最强周期. 分析结果表明,在第5和第6个太阳活动周,太阳黑子相对数最强的周期分别为64.67年和69.31年;在第13～15太阳活动周,太阳黑子相对数的最强周期分别为98.02年,105.06年和105.06年. 在第1～22太阳活动周中,太阳黑子相对数最强的周期是128个月,约10.67年,其他太阳活动周的最强周期介于9.29～11.43年之间. 本文最后给出了128个月周期的幅度随时间的变化.     

太阳活动Hallstatt周期及太阳活动周强弱变化的预测

基于之前创建的行星会合指数运动学方程,发现太阳质心具有平均准22年向太阳系质心靠近(有时近似重合)的轨道运动周期.在整个太阳系角动量守恒的前提下,推出太阳自转角动量和太阳绕转角动量之和守恒.二者角动量转换造成太阳自转角动量变化和太阳绕转角动量变化具有互为反向的准22年变化规律.太阳自转角速度变化(dω/dt)图像与太阳黑子磁性指数图像具有一致对应关系,这种对应关系可以从物理机制上对太阳活动周相位变化和太阳活动强弱变化进行解释,这为预测太阳活动提供了一种有效方法.本研究为太阳活动替代性指标指代的双世纪周期和2403年哈尔斯塔(Hallstatt)周期规律找到了理论根据.     

基于索周法的行星系日心经度周期性分析

行星系日心经度和行星会合指数是行星系统运动的两大重要指标,在研究行星系统运动特征及演化规律方面具有特殊作用.行星会合指数可用于表征行星系统会合与分离的程度;行星系日心经度可用于表征行星系质心的准确方位,在研究行星系质心方位变化特征方面具有重要意义.本文对行星系日心经度的长期变化规律进行研究,利用索周法分析发现行星系日心经度具有准11.5年的主周期变化规律;利用功率谱分析表明近两千年的行星系日心经度数据中具有显著的11.893年的周期性变化规律;利用Morlet小波分析表明200年的数据中行星系日心经度周期规律分布在10～20年的时域内;三种分析方法均表明行星系日心经度具有准11.5年的变化规律.同时,借助索周法对行星系日心经度和行星系统对太阳引潮力进行周期对比分析,存在相似的周期性规律.因此,行星系日心经度和太阳引潮力指标均可用于分析太阳活动变化规律.为研究行星系统运动对太阳活动的影响方面具有一定意义.     

利用EMD方法提取地磁A_p指数周期分量

利用EMD和小波对试验信号进行分解比较,结果表明EMD方法能够更加真实的再现数据本身的频谱分量和对应幅度．利用EMD方法对1932年~2006年地磁Ap指数月均值进行了分解,分别得到一系列模式和一个趋势项．其中可能包含了6个月周期分量,准1年周期分量,QBO（准两年震荡）分量,准5年周期分量,准11年周期分量和22年Hale周分量等．地磁活动Ap指数与太阳黑子数都有着11年周期变化,我们比较发现Ap指数11年周期分量极值出现要比太阳黑子数11年周期分量极值出现平均滞后1~2年．     

太阳活动11年周期对气象参数影响

利用多种资料研究了太阳活动11年周期对全球气温、风场、海表温度(SST)的影响,结果表明:(1)在第21、22太阳活动周,中低纬对流层顶以上大气温度变化具有类似太阳黑子变化的11年左右周期,相对于太阳黑子数,气温变化具有1～2年的延迟性;相对于太阳活动低年,200～10 hPa大气在太阳活动高年整层增温,以赤道低纬地区...     

北极涛动低空大气环流特征及其与太阳活动的联系

通过北极涛动AO正负位相时期北半球1000 hPa月平均位势高度、位势高度距平和气温月距平图对比分析可知,北极区域异常增暖时期对应着AO负位相时期,而北极区域异常偏冷时期对应着AO正位相时期,说明北极区域气温异常变化是决定AO异常变化的重要因子.逐次滤波法分析可知,冬季1月北极涛动现象表现出十分清楚的与太阳活动密切联系的准110a世纪周期和准22a年代际周期,具体表现为：（1）冬季1月北极涛动现象具有十分清楚的与太阳活动密切联系的准110a世纪周期.准110a世纪周期对于北极涛动指数的方差贡献率达到44.4%,是冬季1月北极涛动现象最显著的世纪际变化特征.（2）谱分析结果表明,滤除准110a世纪周期变化以后的1月北极涛动指数具有显著的22a周期,其方差贡献率达到18.5%,乃仅次于准110a世纪周期之后北极涛动指数年代际变化重要特征.对比分析表明,太阳活动尤其是太阳磁场磁性指数变化与1月北极涛动22a周期变化呈密切的反相关关系,二者变化趋势基本相反,即多数情况当太阳磁性指数MI由最低值转为上升以后都可引起北极涛动AO由最高值转为下降;当太阳磁性指数MI由最高值转为下降以后都可引起北极涛动AO由最低值转为上升.综上所述,北极涛动的准110a世纪周期变化、22a年代际周期变化对于北极涛动方差贡献率达到62.9%,标志着太阳活动是北极涛动的重要驱动因子.     

太阳黑子活动对地球地震活动的影响浅析

利用调和分析以及小波分解与重构等信息挖掘方法,对1749年来的太阳黑子月统计数据,1920年来全球地震目录MS6.0以上地震年统计数据,1950年来华北地区ML4.7级以上地震目录,地球自转速率1832—1997年的年统计数据及1962年来的月统计数据,进行对比分析,研究发现:(1)在太阳活动处于强烈期时,地球大震处于高发期且略滞后2～5年,而此时地球自转速率处于减速期,其时间跨度约22年。(2)对于太阳黑子数11年的周期变化,在正常变化下如果处于低值期,期间地球地震活动也将增加,但地震发震时间滞后1～2年。考虑太阳黑子与日冕活动有继承性及延迟性的特点,我们认为引起11年左右的地震群活动可能不是直接受太阳黑子的影响,而是受太阳日冕活动影响。因为日冕抛射物在太阳黑子磁场弱化1年左右时爆发,使得太阳外层扁率增加并经常抛射一次性质量高达1013 kg的物质,从而导致地球自转速率因摄动效应而发生同步性减慢,以及地球地震活动增强。     

全球性地震活动与太阳活动的关系

分析研究了太阳活动,包括太阳黑子相对数、太阳10.7 cm射电流量、以及太阳质子事件与M6的地震之间的关系．发现:① 在太阳活动的极小年附近,地震活动频繁;而多数在太阳黑子极大的后一年,也就是说在太阳极区磁极性反转时期,地震活动相对少些;② 在太阳活动极小年,地震发生频数与上个太阳黑子相对数极大年均值、10.7 cm射电流量极大年均值和整个活动周的太阳质子事件数有非常好的正相关关系,与太阳质子事件的关系尤为密切;③ 按上述相关性,曾预测1995～1997年是地震活动非常频繁的时段．文中还对上述几点作了简要的物理探讨．      

基于GRACE卫星数据的低阶重力场时变分析

为了分析地球低阶重力场的时变规律,分别利用GFZ和CSR处理的从2003年到2012年十年间的GRAC_E卫星数据,对其低阶位系数C_20、C_21、C_22、C_30、C_40、S21和S22分别构造时间序列并进行时变分析.运用小波分析探测其时间序列的周期特征,发现C_20、C_21、C_22和C_40具有明显的周年和半年周期,C_30、S21和S22也具有明显的周年周期和不明显的半年周期,GFZ和CSR两者的结果基本一致.利用交叉小波和小波相干谱分析得到GFZ和CSR处理的结果在周年周期内具有很强的相关性,在半年周期内相关性降低.     

高空大气涛动现象与太阳活动的联系

本文根据全球高空10 hPa位势高度距平场EOF分析得知,存在于地面层大气中的南北向涛动现象~北极高空大气涛动和南极涛动,在高空大气中更为清楚,而且这种高空南北向涛动现象是波及全球的;存在于地面层大气中著名的纬向涛动现象~南方涛动(Southern Oscillation,SO)和北方涛动(North Oscillation,NO),在高空大气中则变得不甚清楚.表征北极高空大气涛动的第一模态与表征南极涛动的第二模态的方差贡献率分别为41.47%和27.04%,二者累积方差贡献率达到68.51%,构成了平流层高空大气年代际振荡的主要形式;另外还存在两半球对称性中高纬度南极涛动模态和两半球不对称性中高纬度南极涛动模态,是高空大气中出现概率比较小的振荡形式.谱分析表明,无论北极高空大气涛动模态、南极涛动模态还是中高纬度纬向涛动模态,都存在与太阳磁场磁性指数相一致的22年准周期变化以及与太阳黑子相对数相一致的11年准周期变化;采用逐次滤波法的滤波分析和对比分析表明,高空大气涛动现象的重要影响因子乃太阳活动,其中太阳磁场的大幅度涨落及其磁性变化是主要因素,太阳黑子相对数的变化为次要因素.     

主磁场长期变化十年至百年尺度的周期

本文运用小波变换技术,通过分析历史地磁场模型gufm1（时间跨度从1590~1990年）,考察主磁场长期变化场（B场）的周期性.结果表明,B场总磁极强度存在三个主要的周期分量：稳定的30年周期,在偶极子场的赤道分量g¹₁和非偶极子场中较常见;频散的准50年周期,主要是由轴向偶极子分量g^0₁贡献的,此外,四极子场也有贡献;世纪尺度的110年周期,其强度会发生变化,主要来源于偶极子场的赤道分量以及八极子场.     

行星会合运动与太阳引潮力的周期性分析

行星会合指数和太阳引潮力指数是行星系统相对于太阳的两个重要指标,在分析行星系统对太阳影响方面具有重要意义.为探究行星系统会合运动及其引发太阳引潮力的周期吻合性,本文对行星会合指数和太阳引潮力指数两指标进行数值模拟,提供了百年、千年尺度的时间序列.对1450—2000AD期间的行星会合指数和太阳引潮力指数进行索周分析,显示行星会合指数存在显著的准19.88年、39.37年、12.94年、25.54年的周期规律,其中19.88年、39.37年的周期性较强、12.94年、25.54年的周期性较弱;太阳引潮力指数存在准11.99年、24.04年、35.99年、48.03年的强周期和4.0年、5.97年、7.98年、16.01年的弱周期.同时,利用功率谱和Morlet小波分别对行星会合指数和太阳引潮力指数进行周期性分析,分析结果与索周分析结果一致.行星会合指数和太阳引潮力指数存在相近的周期性规律又存在不同的周期性特征,反映了两指标的变化特征;行星对太阳正、反垂点产生大小近似相等、方向相反的引潮力,当行星会合指数处于极大或极小值时太阳引潮力指数都将达到极大值.行星对太阳引潮力的复杂性导致太阳引潮力...     

北京房山站神经网络高程时间序列分析

为了更好地分析高程时间序列的变化规律,使其能更好地应用到地壳运动监测.本文对房山站观测数据先采用PanTa方法剔除异常值,然后进行混沌动力学系统检验.经检验可知,北京房山站高程时间序列为非线性、非稳态时间序列,观测系统为部分确定性机制低阶混沌动力系统.因此对数据进行正则化RBF网络相空间重构和小波神经网络滤波,然后再对数据进行加窗谱估计、最小差距拟合和去除趋势FFT周期拟合计算分析.计算结果显示,北京房山站高程时间序列的平均谱功率为7694W,年周期为0.994～1.109(年),半年周期为0.438～0.617(年),年周期为0.247～0.378(年).分析计算结果表明,该时间序列斜趋势不明显,随机性不明显,其存在着年周期性、半年周期性和季周期性,其中年周期最为明显.     

太阳绕太阳系质心运动22年周期及其与太阳活动的联系

对于太阳活动22年周期的成因机制长期存在着争论.本文借助于行星会合指数以及开普勒第三定律,对太阳绕太阳系质心运动周期进行了分析计算.结果发现,太阳绕太阳系质心运动存在22.1826年显著周期,这与太阳磁场变化的22.20年周期相吻合.并从太阳系角动量守恒的角度解释了两者之间的成因联系:在太阳绕太阳系质心运动的准22年周期中,太阳系质心与太阳质心逐步接近而后逐步分离.当两个质心之间的距离接近零的时候,太阳轨道角动量与自转角动量叠加,会导致太阳自转角速度的加快;当两个质心之间的距离逐渐远离的时候,则导致太阳自转角速度的减慢.这可能是引发太阳活动和太阳磁场变化的原因.这一新认识为太阳活动准22年周期成因机制的解释提供了新的线索和依据.     

磁暴与太阳黑子的相关性

磁暴是太阳活动与地磁场相互作用所引起的一种复杂的地球物理效应。它们之间的活动相关性已得到了一些定性的了解。例如,据统计分析1937—1959年的580个太阳大耀斑表明,有50％的大耀斑可以引起磁暴。以及太阳黑子数与地磁活动程度(u)之间的11年周期变化等。为了解磁暴与太阳黑子的关系,本文利用太阳黑子相对数与日本柿岗地磁台1948—1978年间(其中所缺的1959—1962年的资料利用鹿屋台资料)每年出现的磁暴数,并     

1989年重要天象

太阳活动 太阳活动是太阳表层各种物理过程的总称,表现为黑子活动、日珥和日冕变化、耀斑及射电爆发等现象。各现象之间有密切的关系。太阳活动具有一定的周期性。 就基本周期(11年左右)来说,1986年是第21周(单周)的结束,也是第22周(双周)的开始年份。此后太阳活动较快地上升。 以