月球空间天气探测与研究进展

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作者 罗冰显 张贤国 +23 位作者 孙天然 白先勇 韦飞 林瑞淋 李磊 张珅毅 孔令高 王馨悦 谢良海 彭松武 唐斌斌 张颖洁 徐秋予 冷双 冯鹏远 苏杨 甘为群 封莉 田晖 陈林杰 颜毅华 宋永亮 刘四清 邓元勇 《深空探测学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第2期159-168,共10页

稳定的天体地质构造、与地球合适的距离、无稠密大气和全球磁场,使得月球成为日地月空间天气监测和研究的天然优良实验室。回顾了国内外月球空间天气探测和研究进展,梳理了月球空间天气关键科学问题及预报应用问题,提出了建立月球空间... 稳定的天体地质构造、与地球合适的距离、无稠密大气和全球磁场,使得月球成为日地月空间天气监测和研究的天然优良实验室。回顾了国内外月球空间天气探测和研究进展,梳理了月球空间天气关键科学问题及预报应用问题,提出了建立月球空间天气监测站的构想,明确了监测站具体科学目标,并介绍了监测站三大系统构成及相互关系,包括监测系统、科学研究系统以及建模与预报系统。建立月球空间天气监测站对研究太阳爆发活动、日地月耦合关系以及月球局地环境的变化具有重要的科学意义,也有利于促进月球空间天气建模和预报技术的发展,提升未来月球科研探索任务空间环境保障能力。 展开更多

关键词 月球空间天气 月球空间天气探测和研究 月球空间天气监测站 月球空间天气预报

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基于神经网络的未来3天Kp指数预报建模与可解释AI应用

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作者 王听雨 罗冰显 +3 位作者 陈艳红 石育榕 王晶晶 刘四清 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期437-445,共9页

当前业务中对未来3天Kp指数预报需求强烈.但地磁暴中多参数耦合导致难以量化各预报因子对Kp值的贡献,制约了预报精度提升.本文构建了神经网络3天Kp指数预报模型,并使用人工智能(AI)可解释性算法定量化各因子贡献.结果显示,行星际磁场南... 当前业务中对未来3天Kp指数预报需求强烈.但地磁暴中多参数耦合导致难以量化各预报因子对Kp值的贡献,制约了预报精度提升.本文构建了神经网络3天Kp指数预报模型,并使用人工智能(AI)可解释性算法定量化各因子贡献.结果显示,行星际磁场南向分量在提前3 h对Kp指数的贡献为37.15%,为主要因子,说明模型能捕捉符合物理特征的主要预报因子.Kp指数历史特征贡献随提前量逐渐增加,提前3天总体贡献占68.06%,验证了对冕洞高速流引起的地磁暴事件的预报能力.对2015和2017年特大地磁暴进行贡献分析,模型准确捕捉了地磁暴多参数耦合的复杂特性.研究表明,可解释AI算法在一定程度上能定量化各预报因子对Kp指数的预报贡献,有助于改进未来3天Kp指数AI预报模型. 展开更多

关键词 地磁暴 未来3天Kp指数预报 神经网络 可解释性 AI算法

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基于分段寻优的轨道异常检测方法

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作者 曹纪峰 杨晓华 +2 位作者 王荣兰 喻圣贤 罗冰显 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期917-927,共11页

低轨巨型星座卫星的大量部署严重影响了低轨道卫星的运行安全,及时发现其轨道异常意义重大.以星链卫星星座为研究对象进行轨道异常检测,提出了一种基于轨道半长轴数据的改进轨道异常分析方法—分段寻优法.该方法基于动态优化的思想,通... 低轨巨型星座卫星的大量部署严重影响了低轨道卫星的运行安全,及时发现其轨道异常意义重大.以星链卫星星座为研究对象进行轨道异常检测,提出了一种基于轨道半长轴数据的改进轨道异常分析方法—分段寻优法.该方法基于动态优化的思想,通过对时间窗口内的半长轴数据进行随机分段,根据每段数据的方差构造损失函数,以总损失函数的数值大小为判别标准,通过优化迭代方法得到使总损失函数最小的分段点分布,得到的分段点即为检测出的异常点.通过对大量不同数据的测试,发现该方法对差分处理后的半长轴数据的异常检测效果最好.利用2023年2月28日发射的星链卫星的TLE(Two-Line Element)数据和星历数据进行了实例验证,结果证明该方法简单高效,可以有效检测星座卫星的轨道异常. 展开更多

关键词 半长轴变化 轨道异常 巨型星座

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冕洞特征参数与重现型地磁暴关系的统计研究 被引量：2

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作者 罗冰显 刘四清 +1 位作者 钟秋珍 龚建村 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第2期117-124,共8页

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... 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． 展开更多

关键词 冕洞 地磁扰动

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冕洞相关地磁Ap指数中短期预报方法研究 被引量：1

5

作者 刘四清 罗冰显 +1 位作者 钟秋珍 窦贤康 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第6期545-551,共7页

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... 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P_(ch)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. 展开更多

关键词 地磁 AP指数 中短期数值预报 冕洞

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空间物理学科发展战略研究 被引量：1

6

作者 王赤 汪毓明 +12 位作者 田晖 李晖 倪彬彬 符慧山 雷久侯 薛向辉 崔峻 尧中华 罗冰显 张效信 张爱兵 张佼佼 李文亚 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期9-42,共34页

空间物理学是人类进入空间时代后迅速发展起来的一门新兴的多学科交叉的前沿基础学科。其将太阳和太阳风控制的日球层空间作为一个系统,研究太阳/太阳风与行星/彗星的上层大气、电离层、磁层乃至星际介质之间的相互作用。空间物理学从... 空间物理学是人类进入空间时代后迅速发展起来的一门新兴的多学科交叉的前沿基础学科。其将太阳和太阳风控制的日球层空间作为一个系统,研究太阳/太阳风与行星/彗星的上层大气、电离层、磁层乃至星际介质之间的相互作用。空间物理学从本质上讲是一门实验科学,空间物理探测是空间物理学发展的基础。进入新世纪,随着空间基础设施和人类高技术活动的日益频繁,空间物理学进入新的发展阶段,强调科学与应用的密切结合。近年来,空间物理学取得了一系列重要进展。本文对接国家自然科学基金委地球科学部“宜居地球-地球系统科学”的顶层战略设计,梳理总结近年来空间物理各学科发展动态和趋势,凝练中国空间物理学未来发展的重点领域,优化学科布局,推进空间物理各学科的高质量发展。 展开更多

关键词 空间物理 发展动态 战略规划

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结合实地观测和STEREO/HI图像观测分析2010年CME事件 被引量：2

7

作者 王晶晶 罗冰显 +1 位作者 刘四清 龚建村 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期746-757,共12页

本文使用了基于单颗STEREO卫星日球层成像仪(Heliospheric Imager,HI)图像的固定Φ角拟合法(Fixed-Φ,FΦ)和调和均值拟合法(Harmonic-mean,HM),结合STEREO和ACE卫星的太阳风实地观测数据,深入分析了2010年15个日冕物质抛射(CME)事件,... 本文使用了基于单颗STEREO卫星日球层成像仪(Heliospheric Imager,HI)图像的固定Φ角拟合法(Fixed-Φ,FΦ)和调和均值拟合法(Harmonic-mean,HM),结合STEREO和ACE卫星的太阳风实地观测数据,深入分析了2010年15个日冕物质抛射(CME)事件,对比讨论了这两种方法在提取CME参数如太阳赤道平面的主传播方向、传播速度的效果,其中FΦ拟合法假设CME是固定方向传播的小质点,HM拟合法假设CME为具有球形前沿的通量绳结构,结果发现:(1)使用HM拟合法分析得到的CME主传播方向与太阳-实地观测点的夹角平均值是9.5°,小于FΦ拟合法的19.7°;(2)HM拟合法分析的预计到达时间与实测ICME起始时间的平均误差和最大误差分别为0.282天和0.805天,明显小于FΦ拟合法.本文也使用结合STEREO两颗卫星HI图像的直接三角法(Direct-triangulation,DT)和球面切线法(Tangent-to-a-sphere,TS),深入分析了5个朝向地球的CME事件,其中,DT和FΦ拟合法的假设相同,TS和HM拟合法的假设相同,结果发现:(1)这两种方法分析的CME主传播方向与日地连线的夹角最大值分别是13.2°和21.1°,明显小于单颗卫星观测的20.7°和27.5°;(2)其中4个CME事件使用方法得到的线性拟合加速度不超过0.4m.s-2,这说明CME在主传播方向上的速度变化在1AU内不超过100km.s-1;(3)使用TS方法得到的预计到达时间与实测ICME起始时间的绝对误差最小,平均值和最大值分别是2.3h和5.8h.可见,利用HI图像提取CME传播参数时,加入CME前沿结构假设和结合多角度观测都能够有效地减小拟合误差. 展开更多

关键词 CME STEREO HI

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基于神经网络方法的Kp预报模型 被引量：2

8

作者 刘杨 罗冰显 +1 位作者 刘四清 龚建村 《载人航天》 CSCD 2013年第2期70-80,共11页

为了更加准确地预报磁暴（Kp〉5）的发生，充分利用ACE卫星积累的上游行星际条件的数据，以开磁通生成速率函数dφMp／dt和太阳风磁层粘滞作用项n^1/2v^2为主要输入参数，应用神经网络方法，构建了三个模型，预报三小时时段的Kp值。根... 为了更加准确地预报磁暴（Kp〉5）的发生，充分利用ACE卫星积累的上游行星际条件的数据，以开磁通生成速率函数dφMp／dt和太阳风磁层粘滞作用项n^1/2v^2为主要输入参数，应用神经网络方法，构建了三个模型，预报三小时时段的Kp值。根据实际需要，这三个模型采用了不同的训练集构造方法和提前时间量。模型1输入当前的开磁通生成率，粘滞作用项，太阳风速度、密度，和行星际磁场总强度、By分量、Bz分量，提前1～3．5h预报Kp；模型2在模型1的基础上加入Kp现报，提前1～3．5h预报Kp；模型3输入9小时延迟的开磁通生成率和粘滞作用项，当前的太阳风速度、密度，行星际磁场总强度、By分量、Bz分量，提前3小时预报Kp。对1998年、2002年和2006年的测试结果表明：三个模型的预测值与实测值之间的相关系数分别为0．88、0．90、0．85，预测的均方根误差分别为0．65、0．62、0．72。 展开更多

关键词 KP指数 神经网络 能量耦合函数 开磁通生成率 粘滞作用项

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对自相似扩展(SSE)模型的改进和研究 被引量：1

9

作者 王晶晶 罗冰显 +1 位作者 刘四清 龚建村 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期2871-2884,共14页

自相似扩展拟合法(Self-Similar Expansion,SSE)假设日冕物质抛射(CME)具有恒定角宽度、沿径向向外传播的、自相似扩展的球形前沿,由日心出发的、与这个球形前沿相切的圆锥的圆锥角就是通常所说的CME角宽度,半角宽度取值范围是[0°,... 自相似扩展拟合法(Self-Similar Expansion,SSE)假设日冕物质抛射(CME)具有恒定角宽度、沿径向向外传播的、自相似扩展的球形前沿,由日心出发的、与这个球形前沿相切的圆锥的圆锥角就是通常所说的CME角宽度,半角宽度取值范围是[0°,90°],固定Φ角拟合法(Fixed-Φ,FΦ)和调和均值拟合法(Harmonic-mean,HM)分别对应SSE模型的半角宽度为0°和90°的特殊情况.本文中修改后的自相似扩展拟合法(MSSE)假设CME具有自相似扩展的半球形前沿,能够提取的CME参数包括由日心出发的、圆锥截面过球心的圆锥的半圆锥角和CME的主传播方向、传播速度,其中半圆锥角取值范围是[0°,90°],FΦ和HM分别对应MSSE模型的半圆锥角为0°和45°的特殊情况,半圆锥角为90°时,CME前沿是以日心为圆心的半圆.MSSE拟合法扩大了SSE模型对CME前沿形态的描述范围,将半圆锥角作为判断CME是否能够到达、何时到达某颗卫星的重要参数.基于单颗STEREO卫星日球层成像仪(Heliospheric Imager,HI)图像,结合STEREO和ACE卫星的太阳风实地观测数据,本文深入分析了2010年23个CME事件,结果发现:在用于预报CME事件是否能到达某颗卫星、何时到达时,MSSE拟合法相比FΦ、HM和SSE拟合法,不但可以更准确地拟合CME主传播方向和传播速度,也可以缩小预计到达时间和到达速度的误差. 展开更多

关键词 CME STEREO HI 角宽度

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冕洞特征参数与地磁暴强度及发生时间统计 被引量：1

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作者 卜萱 罗冰显 +3 位作者 刘四清 龚建村 曹勇 王宏 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期9-19,共11页

地磁暴是空间天气预报的重要对象.在太阳活动周下降年和低年,冕洞发出的高速流经过三天左右行星际传输到达地球并引发的地磁暴占主导地位.目前地磁暴的预报通常依赖于1AU处卫星就位监测的太阳风参数,预报提前量只有1h左右.为了增加地磁... 地磁暴是空间天气预报的重要对象.在太阳活动周下降年和低年,冕洞发出的高速流经过三天左右行星际传输到达地球并引发的地磁暴占主导地位.目前地磁暴的预报通常依赖于1AU处卫星就位监测的太阳风参数,预报提前量只有1h左右.为了增加地磁暴预报提前量,需要从高速流和地磁暴的源头即太阳出发,建立冕洞特征参数与地磁暴的定量关系.分析了2010年5月到2016年12月的152个冕洞-地磁暴事件,利用SDO/AIA太阳极紫外图像提取了两类冕洞特征参数,分析了其与地磁暴期间ap,Dst和AE三种地磁指数的统计关系,给出冕洞特征参数与地磁暴强度以及发生时间的统计特征,为基于冕洞成像观测提前1~3天预报地磁暴提供了依据. 展开更多

关键词 冕洞 地磁暴 统计分析 预报

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一种改进的Kp指数现报模式 被引量：1

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作者 王庚 罗冰显 +1 位作者 刘四清 龚建村 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期153-166,共14页

在评估国际常用Kp指数现报模式Takahashi及其应用于中国地磁台站效果的基础上,提出了一种改进的地磁Kp指数现报模式,其可以有效识别地磁规则日变化的逐日变化特性,反映地磁扰动的季节效应和地方时效应,从而提升了Kp指数现报的准确性.采... 在评估国际常用Kp指数现报模式Takahashi及其应用于中国地磁台站效果的基础上,提出了一种改进的地磁Kp指数现报模式,其可以有效识别地磁规则日变化的逐日变化特性,反映地磁扰动的季节效应和地方时效应,从而提升了Kp指数现报的准确性.采用Takahashi模式开发时所使用的台站数据进行对比,新模式将单站地磁Kp指数现报效率由0.77提升至0.84,多站联合Kp指数现报效率由0.88提升至0.92;采用2000—2006年北京十三陵台站(BMT,磁纬29°N)数据进行评估,Kp指数现报效率由0.70提升至0.80.对Kp指数现报结果的误差分析发现,现报误差存在明显的地方时差异和一定的季节差异,误差随扰动强度变化并在中强磁扰时最大.利用SuperMAG的指数分析表明,Kp台站的经度不均匀分布会对现报效果造成一定影响. 展开更多

关键词 K_p指数 S_q指数 FMI方法 现报 磁扰

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全球空间天气路线图及对中国的启示 被引量：2

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作者 刘四清 罗冰显 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期275-282,共8页

随着科技的发展,空间天气对电力系统、通信导航系统和航天资产等遍布全球的技术基础设施的影响越来越深.需要加强对空间天气事件过程的理解,提升空间天气的预报能力,优化基础设施设计,从而减缓空间天气对社会造成的影响.基于这些需求,... 随着科技的发展,空间天气对电力系统、通信导航系统和航天资产等遍布全球的技术基础设施的影响越来越深.需要加强对空间天气事件过程的理解,提升空间天气的预报能力,优化基础设施设计,从而减缓空间天气对社会造成的影响.基于这些需求,国际空间研究委员会(COSPAR)联合国际与日共存计划(ILWS)共同成立专家组,研究制定了全球2015-2025空间天气发展路线图.本文对该路线图进行介绍和解读,讨论该路线图对中国空间天气发展的启示. 展开更多

关键词 空间天气 空间环境 路线图

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地磁场结构对静止轨道≥2 MeV高能电子分布的影响

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作者 孙晓婧 林瑞淋 +6 位作者 刘四清 师立勤 张效信 钟秋珍 罗冰显 龚建村 程永宏 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期3604-3625,共22页

基于AE8电子辐射带模式和各地磁场模式,本文系统分析了地磁场模式、太阳风、地磁扰动、地磁轴指向对静止轨道≥2 MeV高能电子分布的影响以及静止轨道不同经度位置≥2 MeV高能电子分布的差异,并与GOES系列卫星实测结果进行了对比分析.结... 基于AE8电子辐射带模式和各地磁场模式,本文系统分析了地磁场模式、太阳风、地磁扰动、地磁轴指向对静止轨道≥2 MeV高能电子分布的影响以及静止轨道不同经度位置≥2 MeV高能电子分布的差异,并与GOES系列卫星实测结果进行了对比分析.结果表明,AE8+IGRF+T96模式所得静止轨道≥2 MeV高能电子分布结果优于AE8+IGRF+OPQ77模式或AE8+IGRF+T89模式结果,其大部分定性结果与GOES系列卫星观测结果较为一致,AE8+IGRF+T96模式所得静止轨道≥2 MeV高能电子分布与磁壳参量Lm、局地磁场B分别呈较好的负和正相关性.基于AE8+IGRF+T96模式得到在相同太阳风及地磁扰动条件下2010年每分钟静止轨道≥2 MeV高能电子通量分布结果,经分析得到:1年内每个时刻静止轨道上≥2 MeV高能电子通量最大值和最小值比值变化范围为2.50~7.51,变化主周期为1天,每天比值变化量都超过3;1年内静止轨道各经度位置每天内≥2 MeV高能电子通量最大值和最小值比值变化范围为2.98~6.00,比值随着时间和经度位置而变化;1年内同一天静止轨道各经度位置≥2 MeV高能电子日积分通量最大值出现在170°W附近,最小值出现在70°W附近,最大值与最小值的比值分布在1.86~2.13之间.以上所得静止轨道≥2 MeV高能电子分布变化主要来自Lm变化,B/B 0的影响小于5%,其中B 0为磁力线上磁场最小值.因此,在构建≥2 MeV高能电子分布模式时,需要考虑地磁场结构的影响,特别是Lm参数. 展开更多

关键词 静止轨道 ≥2 MeV高能电子通量 地磁场结构 高能电子预报模式

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热层大气密度动态修正模型研究

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作者 刘卫 罗冰显 +2 位作者 龚建村 王荣兰 容建刚 《航天器环境工程》 CSCD 北大核心 2023年第3期213-219,共7页

为构建具有密度误差原理级修正的热层大气模型动态修正软件系统,首先,根据温度垂直剖面计算方法,对拐点和外逸层2个边界温度计算函数按经纬度球谐系数展开,研究基于模型和实测密度估计修正系数的方法;从数值计算方面,将条件方程泰勒展... 为构建具有密度误差原理级修正的热层大气模型动态修正软件系统,首先,根据温度垂直剖面计算方法,对拐点和外逸层2个边界温度计算函数按经纬度球谐系数展开,研究基于模型和实测密度估计修正系数的方法;从数值计算方面,将条件方程泰勒展开线性化迭代求解得到修正系数。然后,融合修正理论和数值方法,构建热层大气密度动态修正模型系统。之后,针对磁暴、磁静事件分类评估系统性能,结果显示修正后模型的预报准确性较MSIS00模型显著提升——预报相对误差磁暴期平均下降33.8个百分点,磁静期平均下降9.1个百分点。最后,分析边界温度修正量的序列,得到其主要变化规律。期望通过热层大气模型动态修正系统的研究与实践,为热层大气密度的高精度预测需求提供解决方案。 展开更多

关键词 高层大气 温度剖面 密度分布 短临预报 动态修正系统

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DAM大气模型构建与验证

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作者 刘卫 罗冰显 +3 位作者 龚建村 贺泉 王荣兰 向开恒 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期475-484,共10页

根据热层物理、经验模型原理和代码分析,研究模型构建方法。进而剖析国内热层大气探测和热层模型构建现状,提出存在的困难和未来的发展思路。以GOST模型为基础,分析模型的工作机制、地磁扰动期大气密度预报误差来源和密切相关的模型系数... 根据热层物理、经验模型原理和代码分析,研究模型构建方法。进而剖析国内热层大气探测和热层模型构建现状,提出存在的困难和未来的发展思路。以GOST模型为基础,分析模型的工作机制、地磁扰动期大气密度预报误差来源和密切相关的模型系数,推导模型密度对相关模型系数的偏导数矩阵。利用天基实测密度,有针对性地构建磁暴期大气模型(DAM)。并通过独立于建模的实测密度数据,验证DAM模型性能。统计发现,地磁活动指数Ap介于100~132时GOST,MSIS00和DAM模型的相对误差均值依次为64.32%,-176.72%,-14.83%。Ap指数80~132时,相对误差均值对应为77.44%,-136.74%,-14.14%,DAM模型性能较GOST和MSIS00均有明显提升。证明通过搭建大气模型框架和实测密度数据估计模型参数的建模方法是可行和有效的。 展开更多

关键词 经验模型 模型构建 DAM大气模型 性能评估

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利用多卫星观测CIR事件演变的统计分析

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作者 王晶晶 罗冰显 +1 位作者 刘四清 龚建村 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期477-487,共11页

根据2007—2009年STEREO-BEHIND(STB)和ACE卫星的行星际磁场和太阳风数据,基于冕洞高速流从太阳向外匀速径向传输假设,讨论了随着STB和ACE卫星与太阳之间的夹角从0°增大至70°时,冕洞发出的高速太阳风形成的相互作用区(CIR)依... 根据2007—2009年STEREO-BEHIND(STB)和ACE卫星的行星际磁场和太阳风数据,基于冕洞高速流从太阳向外匀速径向传输假设,讨论了随着STB和ACE卫星与太阳之间的夹角从0°增大至70°时,冕洞发出的高速太阳风形成的相互作用区(CIR)依次扫过STB和ACE卫星的时间差特性,并统计分析了两颗卫星观测到的CIR参数的变化特征.结果显示,可以利用STB对CIR事件的观测来预测这个CIR事件到达ACE的理论时间,时间误差均值和最大值分别为0.217 d和0.952 d,时间误差的产生与STB和ACE卫星观测到的CIR速度大小的不同有关,用速度差异矫正后,时间误差的平均值和最大值可分别减小为0.194 d和0.489 d;STB和ACE卫星观测的CIR事件太阳风速度最大值的线性相关系数达到了0.84,STB和ACE卫星观测到的CIR事件对特征物理量中速度、质子温度的变化最小,而质子密度及总压力的变化最大.分析结果表明,STB和ACE卫星观测到的CIR事件有很强的相似性,STB卫星的CIR,观测可以作为ACE卫星观测CIR事件特征的参考,从而为地球空间环境扰动预报提供依据. 展开更多

关键词 冕洞 共转相互作用区(CIR) 太阳风高速流 重现性CIR

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利用锥模型反演CME三维参数

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作者 王子思翰 罗冰显 +3 位作者 王晶晶 孙晓婧 刘四清 龚建村 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期525-536,共12页

CME会影响近地空间环境,带来地磁扰动,预报其能否到达地球及何时到达地球具有重要的应用意义.受观测能力限制,通常根据CME在太阳附近的日冕仪投影观测信息,利用锥模型拟合得到三维参数,进而以经验预报或代入行星际传播过程模拟,预报CME... CME会影响近地空间环境,带来地磁扰动,预报其能否到达地球及何时到达地球具有重要的应用意义.受观测能力限制,通常根据CME在太阳附近的日冕仪投影观测信息,利用锥模型拟合得到三维参数,进而以经验预报或代入行星际传播过程模拟,预报CME的对地有效性.在拟合过程中,可以采取不同时刻日冕仪观测数据作为输入,也可以选择是否限定CME发生在耀斑附近进行拟合,这有可能得到截然不同的CME三维参数,从而严重影响CME的传播预报结果.本文选取一个全晕CME事件和一个偏晕CME事件,分析了不同的数据输入和拟合方式带来的CME三维参数拟合结果的变化,评估其对CME传播预报的影响.研究发现,不同的数据源和拟合方式得到的CME三维参数有较大差异,影响了CME对地有效性的预报.后续有必要通过统计分析,评估采用哪些输入数据、哪种拟合方式,对CME对地有效性的预报更准确. 展开更多

关键词 CME 锥模型 三维参数 拟合

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不同内边界条件下SEP事件实例的集合数值模拟及其在SEP事件预报中的应用

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作者 杜晨曦 敖先志 +2 位作者 罗冰显 王晶晶 李刚 《航天器环境工程》 北大核心 2021年第3期248-255,共8页

太阳高能粒子(SEP)事件的定量数值预报是空间态势感知的重要方面之一。SEP事件主要来自于日冕物质抛射(CME)所驱动的激波扩散加速(DSA)。文章在三个有关模型的基础上,结合1 AU处卫星的太阳风观测参数和日冕仪的CME观测参数,建立了一套... 太阳高能粒子(SEP)事件的定量数值预报是空间态势感知的重要方面之一。SEP事件主要来自于日冕物质抛射(CME)所驱动的激波扩散加速(DSA)。文章在三个有关模型的基础上,结合1 AU处卫星的太阳风观测参数和日冕仪的CME观测参数,建立了一套可用于预报SEP事件的数值方法。利用该方法对一次SEP实例进行数值模拟,并将模拟结果与GOES卫星观测结果进行比较。结果表明:数值模拟得到的>10 MeV的高能粒子的通量和观测较为吻合,>100 MeV的高能粒子的通量高于观测值。针对此事件进一步开展了不同CME抛射速度和不同内边界背景太阳风温度条件下的集合模拟试验,结果表明:CME抛射速度对SEP事件中高能粒子通量和能谱影响较大,而内边界背景太阳风温度的改变对于高能粒子通量和能谱的影响几乎可以忽略不计。 展开更多

关键词 太阳高能粒子 激波扩散加速 空间天气 数值模拟

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基于太阳黑子群数据的多模态太阳耀斑预报模型

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作者 马健 刘柱 +2 位作者 石育榕 罗冰显 郑锋 《航天器环境工程》 北大核心 2021年第3期256-262,共7页

当前的太阳耀斑预报模型主要通过统计关系建立,直接将从太阳黑子群磁图中提取的特征参量作为模型输入,系统的自主性低,导致图像数据中包含的与太阳耀斑相关的高阶抽象信息难以被充分利用,进而限制模型预报的精度。为解决当前太阳耀斑预... 当前的太阳耀斑预报模型主要通过统计关系建立,直接将从太阳黑子群磁图中提取的特征参量作为模型输入,系统的自主性低,导致图像数据中包含的与太阳耀斑相关的高阶抽象信息难以被充分利用,进而限制模型预报的精度。为解决当前太阳耀斑预报中数据利用不充分的问题,文章将海量太阳观测数据与先进的人工智能技术结合,综合利用太阳活动区磁场观测图、磁场特征参量和对应的耀斑事件标签,并借助全连接神经网络高精确率以及卷积神经网络高召回率和可有效提取高层语义信息的优点,构建基于深度学习的多模态太阳耀斑预报模型。实验证明该模型的主要评价指标结果比其他模型至少提高7.8%。 展开更多

关键词 人工智能 太阳耀斑 预报模型 卷积神经网络 模型融合

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“星链”卫星毁于地磁暴事件空间环境分析 被引量：4

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作者 罗冰显 王荣兰 +5 位作者 刘卫 闫瑞东 任廷领 任书仪 刘四清 雷久侯 《国际太空》 2022年第5期35-39,共5页

2022年2月8日,美国太空探索技术公司(SpaceX)发布声明称,2月3日发射的一个批次49颗“星链”(Starlink)卫星,有多达40颗因受地磁暴影响可能已经或将要在大气层坠毁。该消息马上在社会上引起热议,也引起了相关专业人员的关注和疑虑:一个... 2022年2月8日,美国太空探索技术公司(SpaceX)发布声明称,2月3日发射的一个批次49颗“星链”(Starlink)卫星,有多达40颗因受地磁暴影响可能已经或将要在大气层坠毁。该消息马上在社会上引起热议,也引起了相关专业人员的关注和疑虑:一个普通的小地磁暴真能一下摧毁美国40颗卫星吗?就此,我们利用国内子午工程等空间环境监测数据和相关模型,分析了发射前后的空间天气变化,以及“星链”卫星轨道上的空间环境状况,评估了空间环境的影响。 展开更多

关键词 地磁暴 空间天气 太空探索 环境监测数据 环境分析 事件空间 卫星轨道 子午工程

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