地球空间环境及预报

地球空间是人类赖以生存、发展的重要保护层．地球空间环境的变化,特别是爆发性活动──空间暴,对输电系统、航天安全、无线电通信、导航、全球定位系统、生产活动及生态环境有很大影响．因此,对地球空间环境变化进行预报有重要意义．这项工作已引起不少国家学者和政府部门的重视,在环境探测和理论研究方面已取得不少成果．中国应抓住机遇,加强组织和规划,加强国际合作,发挥自己的优势,建立和完善地面观测系统,争取在２１世纪初实现准确实时的地球空间环境预报．     

2001年3月19日至22日期间电离层暴分析

本文利用2001年3月19日至22日期间ACE卫星观测的行星际资料、电离层垂测仪资料以及中国地区TEC资料,分析了发生在这期间的电离层暴过程.结果表明：（1）日冕物质抛射造成的行星际环境为电离层暴的发生提供了大尺度环境背景;（2）强烈的电离层负暴发生在磁暴恢复相阶段;（3）强烈电离层负暴能够用暴环流理论解释.     

中国的空间环境研究与空间环境预报

本文主要介绍我国在空间环境研究与空间环境预报方面的进展, 包括空间环境资料和模式的收集、研究与应用; 空间环境与航天器的相互作用及其对航天器的影响; 以及空间环境预报方法和预报技术等的进展     

地球附近第23太阳活动周磁云和非磁云ICME的对比统计

行星际日冕物质抛射（ICME）,作为影响地球空间天气的重要源头之一,根据其磁场结构特点可分为磁云（MC）和非磁云ICME两个子集.本文对第23周的磁云和非磁云ICME结构及其地磁效应进行对比统计研究.第23周ICME事件总数为317个,其中磁云占ICME比例为33.75%,非磁云ICME占66.25%.统计结果表明,非磁云ICME数与太阳黑子数呈现出非常好的正相关性,而磁云与太阳黑子数的这种相关性并不明显.相反,磁云占ICME的比率与太阳黑子数呈现出一定的反相关性.对磁云与非磁云ICME引起的地磁暴的比较研究表明：磁云及其鞘区引发的地磁暴平均水平要高于非磁云ICME及其鞘区.磁云和非磁云ICME的磁场强度、南向磁场强度和传播速度整体上都随地磁暴水平提升而增加.对磁云与非磁云ICME参数的进一步对比分析表明,磁云及其鞘区的平均磁场强度和南向磁场分量平均值都明显要比非磁云ICME的大;而二者的等离子体温度、密度和速度平均值相差并不明显.     

贴近度在地磁分类预报中的应用

本文运用模糊数学中贴近度、从属函数和综合评判法,结合日冕物质抛射的太阳观测和其引起的行星际太阳风暴的行星际闪烁观测,提出预测经IPS认证的行星际激波引起的地磁扰动强弱程度的贴近度法.以1997～2003年期间74个IPS认证的CME-激波引起的磁扰事件的分析研究为基础,给出了用来评判磁扰研究的5个聚类指标及它们的加权集,利用综合评判法给出了小、中、大三类事件的典型集.针对每个事件建立模糊集,根据此模糊集与典型集贴近度的大小对磁扰事件进行分类预报.初步研究结果表明,对于所研究的74个磁扰事件而言,小磁扰事件预报准确率为53.3%;中磁扰事件预报准确率为100%,大磁扰事件预报准确率为90.20%,此方法平均准确率达到84%,这是模糊数学的贴近度在地磁扰动研究中的一种有效的应用.     

日冕物质抛射的数值研究——初态日冕和驱动机制的影响

初态日冕和驱动机制在日冕物质抛射的形成和演化过程中所起的作用是一个引起争论的问题.本文从MHD方程组出发,在不同的初态日冕中,数值模拟了日冕底部新磁通量喷发和热压力扰动两种驱动机制的日冕响应.结果表明,初态日冕和驱动机制对日冕物质抛射的形成及演化都有重要影响.     

日冕物质抛射和射电爆发

日冕物质抛射（ＣＭＥ） 是一个极为复杂的动力学过程本文基于开放场、闭合场的物理条件及射电爆发理论, 研究了ＣＭＥｓ 与相伴随的射电Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅳ型爆发、软χ射线增强及太阳耀斑的关系给出了它们相伴随的条件： 当磁通量喷发, 能量释放时, 等离子体将被加速如果加速区在开放场, 可能会产生Ⅲ型爆发; 如果是闭合场, 被加速的高能质子和高能电子将被磁环捕获高能质子在磁环腿部呈损失锥分布, 当Ｅ≥ＥＴ 时会产生软χ射线增强随着磁环内的热压Ｐ和磁压Ｐｍ 的升高, 当β≥βＴ 时, 磁环将炸裂, 产生ＣＭＥｓ抛射出的高能相对论电子绕开放场线作螺旋飞行时, 会产生Ⅳ型爆发; 而亚相对论电子以零入射角沿开放磁场线逃逸时, 会产生Ⅲ型爆发高速飞行的等离子体产生激波时, 会产生Ⅱ型爆发当ＣＭＥｓ 源接近耀斑时, 会触发耀斑爆发     

类环状CMEs形成的数值模拟

对于不同磁场强度冕旒位形中,热驱动日冕瞬变的数值模拟表明,β（＝2μ0P／B2）值的大小对瞬变的形态有重要的控制作用,只有β较小（如太阳表面赤道处β0等于0.25）时才可重现典型环状CMEs观测形态：足部出现在开场与闭场的交界面上,在纬向基本不动;CMEs顶部物质变化在传播过程中沿电流片两侧移动,使顶部物质密度变化比两侧小．     

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     

中国的空间环境研究

主要介绍我国的空间环境研究及其进展，包括空间环境探测，特别是利用卫星探测；空间环境资料和模式的收集与研究；空间环境与航天器的相互作用及其对航天器的影响；以及空间环境预报等．     

CME和冕流结构相互作用机制的数值模拟研究

1980年4月14日SMM卫星曾经观测到了爆发在两冕流结构之间开放磁场中的CME独特的传播特征以及冕流结构的畸变和偏转。本文采用了2.5维MHD方程,用数值模拟方法研究了CME和冕流结构之间复杂的相互作用过程.模拟结果不但展现了SMM卫星所观测到的CME的独特的传播特征和冕流结构的畸变和偏转,而且还发现了在冕流结构和CME的相互作用中,冕流结构内部轴向磁场分量的反转效应.模拟结果对磁云和磁暴活动的研究也具有一定的意义.     

不同类型日冕物质抛射事件的比较

依据二维磁流体力学方程组 ,在子午面内分别数值模拟了与动量扰动和温度扰动相关的日冕物质抛射事件 （CME） ,并将二者结果进行对比 .结果认为 :二者在事件的空间结构 ,前沿激波的演化 ,暗腔的形成及作用 ,扰动后近日面新喷发物质的特征等方面是相似的 ;但在前沿激波的传播速度 ,强度和径向演化进程 ,暗腔的行为和磁感应强度以及后随等离子体团的密度等方面却不相同 .     

不同类型日冕物质抛射事件的比较

依据二维磁流体力学方程组 ,在子午面内分别数值模拟了与动量扰动和温度扰动相关的日冕物质抛射事件 （CME） ,并将二者结果进行对比 .结果认为 :二者在事件的空间结构 ,前沿激波的演化 ,暗腔的形成及作用 ,扰动后近日面新喷发物质的特征等方面是相似的 ;但在前沿激波的传播速度 ,强度和径向演化进程 ,暗腔的行为和磁感应强度以及后随等离子体团的密度等方面却不相同 .     

1998年11月4日至5日日冕物质抛射日地传输时间的数值模拟

在一维球坐标系下模拟了1998年11月4日至5日3个连续日冕物质抛射(CME)在行星际空间的传播和相互作用并最终形成“复杂抛射”的日地传输过程.首先在磁流体力学(MHD)数值模拟中应用Harten总变差减小(TVD)格式,通过调节计算模型中的引力无量纲参数α、等离子体参数β和气体多方指数γ,构造出数值计算所需的初态背景,使之在拉格朗日点处L1的太阳风速度vr、质子数密度Np及质子热压力与磁压力的比值βp与ACE卫星的观测数据一致.接着仅采用速度脉冲的扰动形式,其输入的幅度和持续时间由Lasco/C2、GOES、LEAR的观测数据并结合Michalek等提出的CME“锥模型”来确定.数值计算结果得到的两个激波到达时间和ACE卫星观测值的时间误差分别是3h和4h.这表明该模型能估算续发CME在行星际空间演化后驱动激波的到达时间和大致强度,在空间天气的激波到达时间的预报方面有潜在的应用价值.     

航天器工作的地磁环境

航天器工作环境中的地磁场可以用于定向和姿态控制，为空间飞行提供了一个天然的坐标系，但地磁场与带电、带磁的航天器相互作用又在一定程度上影响着航天器的运动参数（如自旋、定向、轨道等），地磁场的变化，特别是磁暴和亚暴期间剧烈的磁场扰动会对航天器的正常运行和航天器仪器的有效工作造成重大影响，与磁场变化相伴随的磁层、电离层扰动，高能粒子流对航天器的工作、空间通讯、对宇航员的安全都可能有严重影响。磁扰期间，中性大气的密度、温度的变化也会影响航天器的轨道和姿态，本文从地磁场结构和变化综合评价航天器工作的地磁场环境，为航天器利用地磁场和防护地磁场变化带来的有害影响提供一些背景材料。     

暗条爆发与日冕物质抛射

本文对太阳活动区ＡＲ６８９１ 中两个暗条爆发的磁场环境、及爆发所引起的日地物理效应进行了比较和分析结果表明, 出现在靠近大尺度单极区的活动区暗条爆发, 可能导致较强烈的日冕物质抛射