空间天气

摘要： 日冕物质抛射(coronal mass ejection,CME)是一种由太阳的剧烈活动所引发的空间天气现象,如何针对特定的CME/太阳风暴事件了解其日冕/行星际传播及演化过程,预报是否以及何时到达地球轨道,预测近地空间太阳风状态相应的变化,是空间天气科学界一直关注的重要课题之一.CME通常携带巨大的能量,当其到达地球附近空间时,会造成地球附近空间环境的剧烈扰动,从而引发一系列的灾害性空间天气现象,例如地磁暴.为了能够更好地运用太空资源和发展空间科学,避免遭受由CME引发的灾害性空间天气的损害,对CME的准确预报的能力就显得尤为重要.对CME传播过程进行数值模拟是研究CME演化过程和提高CME预报准确性的重要方法.本文主要介绍了利用数值模拟方法对CME传播过程的最新研究进展.首先总结了用于CME传播数值模拟的各种模型,包括背景太阳风模型、CME初始化模型、日冕磁场重建模型等,总结了各种模型在CME传播模拟过程中的应用及研究进展.然后介绍了关于CME偏转方面的模拟研究进展,包括CME在日冕和行星际空间中不同的偏转特征.接着介绍了CME间的相互作用及其模拟研究的最新动态.最后提出了CME传播过程模拟研究方向亟待解决的若干问题,并对其发展方向和前景进行展望.

摘要： 人类的航天活动日益频繁,意味着需要应对的空间天气危害挑战越来越多。幽幽的极光是独特的自然景观,一般情况下只有在南北极高纬度地区的人们才能有幸一览其芳华。极光的出现需要3个条件:大气、磁场与高能带电粒子。太阳不断向太空抛射出带有巨大能量的带电粒子,当这些粒子来到地球附近时。

摘要： 2月21日,太空探索技术公司使用猎鹰9-1.2型火箭在卡纳维拉尔角太空军基地进行了“星链”低轨宽带星座的第37次专项组网发射,46颗“星链”v1.5型卫星被送入高度337x325千米、倾角53.2度的近圆形轨道。本次发射吸取了2月3日发射的“星链”卫星因初始轨道太低而受到地磁暴严重影响、近40颗卫星损毁的教训,考虑到太阳正进入其11年活动周期中较活跃的阶段,有可能还会有更多空间天气问题出现,卫星特意提升了初始入轨点。发射成功后,太空探索技术公司得到了第二枚使用11次的火箭。

摘要： 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。

摘要： 随着航天技术发展,人类社会对各类人造卫星依赖程度显著增加。这也意味着我们受空间天气危害的威胁也在增加。研究空间天气的最终目的是能够预测太阳和近地空间中可能产生对社会安定和经济发展产生有害影响的事件,未雨绸缪地在足够准确且足够充分的情况下预防并采取相应的措施。

摘要： 日冕物质抛射(Coronal Mass Ejection,CME)是太阳大气中剧烈的爆发现象之一.其爆发通常能释放大量的能量并抛射大量磁化等离子体.CME所驱动的激波能进一步导致太阳高能粒子事件(Solar Energetic Particle,SEP)的发生,并可能影响航天器和宇航员的安全.因此,研究CME及其驱动激波的形成机制和性质有利于我们更加清晰地了解及监测它们的运动过程,降低它们带来的灾害性空间天气的影响.本文主要以分析观测数据为主对不同CME事件及其驱动激波进行了多方面研究.

摘要： 中国科学院空天信息创新研究院成立于2019年7月,在中国科学院原电子学研究所、原遥感与数字地球研究所、原光电研究院基础上整合组建而成,是目前中科院系统内科研人员数量和承担任务经费体量最大的院所。导航系统部是空天信息创新研究院下设的二级研究部门,也是中国科学院导航总体部和二代导航专项学术交流中心的依托运行部门,人员规模(含研究生)达400余人,持续承担二代导航专项系统建设、“北斗星动能”科技示范工程、空间天气影响评估、时空信息、大数据应用等方面的重大科技任务。

摘要： 由太阳活动引起的耀斑和日冕物质抛射等短时间尺度变化的空间天气事件会影响并危害地球磁层、电离层、中高层大气、卫星运行安全以及人类健康,因此对这些空间天气事件的预测显得尤为重要。数据同化在稀疏观测和异步采集的情况下能够增加模型的预测能力,对模型变量进行自洽分析。在数值预报中引入数据同化方法,能够提高预测可信度。本文从数据同化方法的角度出发,主要分析了数据同化目前在大气、电离层、磁层、太阳及其他行星科学研究中的应用,并初步讨论了数据同化未来在空间天气方面的应用。

摘要： 中国科学院国家空间科学中心怀柔园区6号科研大楼,是国家空间科学数据中心总部的所在地,存储运行着我国不少空间科学“大国重器”的数据资源。“悟空”“墨子”“慧眼”“太极一号”等空间科学卫星,子午工程、海南空间天气国家野外科学观测研究站都是这里的“住户”。

摘要： 出门时看一眼手机上的天气预报,已成为很多人的习惯,尤其是准备去外地出差、旅游时,会更加关心目的地的天气情况;类似地,当货运飞船和人造卫星要发射到几百千米至几万千米高的近地空间中,航天员需要出舱进入接近真空的太空环境里,自然也会想要了解那里的空间天气状态,而空间天气预报就成了新的关注点。

摘要： 文中首先从数据来源和数据内容两个方面详细阐述了空间天气大数据内涵,对比分析了空间天气行业大数据和非行业大数据之间的差别.根据空间天气部门开展的业务工作具体实践,详细论述了空间天气大数据运行机制.针对目前空间天气大数据建设方面存在的主要问题,给出了推进空间天气大数据工作的具体措施建议.

摘要： 本综述报告简要介绍国际上日地系统连锁变化过程的物理建模以及正在起步阶段的空间天气数值预报模式，重点介绍磁层全球磁流体力学(MHD)的数值模型和自主开发的PPMLR-MHD数值模式，该模式采用国际先进的高精度、低数值逐段抛物线方法，使我国成为国际上少数拥有能自洽描述太阳风-磁层-电离层耦合系统数值能力的国家之一。该模式在行星际激波与磁层相互作用、地球空间电流体系、磁层顶K-H不稳定性等研究中取得了重要进展，深化了人们对太阳风-磁层相互作用过程及其变化规律的认识，为业务型的空间天气数值预报模式奠定了研究基础。

摘要： 1995年发射的GPS/MET是无线电掩星探测地球大气廓线革命性的开始.GPS/MET,CHAMP,SAC-C,GRACE,MEROP-A,TerraSAR-X,COSMIC等已经证明无线电掩星可以提供高精度电离层电子密度廓线和折射率,包括平流层和对流层温度信息和水汽的理论可行性,文章概述这些无线电掩星提供的大气观测研究和天气分析情况，这在天气预报和空间天气预报、气候监测和天气、气候和电离层研究上将起到积极主要的影响。

摘要： 本文首先简要介绍了利用导航卫星系统探测大气和空间天气的基本原理和应用，随后详细介绍了全球导航定位系统(GPS)在中国气象局的具体工作流程和应用，最后在此基础上展开论述了基于北斗导航卫星系统探测空间天气的应用构想。

摘要： 近年来,随着科技的进步和航天事业的迅猛发展,空间天气逐渐引起广泛关注。恶劣的空间天气对航天器、导航定位、通信、电力、金融、输油管网等高技术系统的运行安全和使用性能都将造成严重影响。本文从空间天气科普工作入手，通过分析空间天气发展和普及现状以及科普工作的难点，提出了怎样开展好空间天气科普工作的几点建议，并就开展科普工作中需要重点把握的几个问题进行了一些有益的思考。

摘要： 地磁活动是太阳爆发现象引起地球近地空间磁场扰动的重要空间天气过程之一.地球磁场的变化具有多种时间尺度,其中从数十年到数世纪的长时间地磁场变化是由地壳磁场引起的,而从数秒到数年的短时间地磁变化是太阳活动引起的.近年来,越来越多的统计研究表明,地磁活动与太阳活动和地球气候变化之间存在着显著的相关性.地球磁场和地球大气系统的共存驱动着人们探索地磁活动对地球天气和气候系统影响的研究.本文的目的就是综述国内外地磁变化对气候影响的研究进展,以及最新相关的研究成果,探索地磁活动对气候要素的影响特征和可能机理过程,为进一步研究地磁活动对地球天气和气候的影响提供基础和依据,以期对地磁活动和气候要素关系有一个全面和客观的认识.

摘要： 空间等离子体是利用气象卫星平台开展空间天气保障业务的重要探测目标之一.在地球同步轨道上，美国从GOES-R卫星开始将开展等离了体探测，并将连续探测下去，中国也将在风云四号及其后续星上开展等离了体探测。在太阳同步轨道上，美国的POES卫星以及DMSP卫星均开展了连续的等离了体探测。中国目前在轨运行的气象卫星尚未开展等离了体探测。在即将发射的风云四号O1星上将首次在气象平台上开展等离了体探测，同时在风云三号03批及其后续星、风云四号02批上都将陆续开展等离了体探测，服务于空间天气保障业务。在下一代气象卫星上建议使用全向等离了体的探测方案，除了在仪器技术指标上有了进一步提升以外，仪器实现了小型化设计，可以进一步降低卫星平台的资源需求。全向等离了体的探测方案在现有的带顶盖半球形静电分析器基础上进行适当的改进，将仪器的探测视场扩大到2π。

摘要： 等离子体是物质的一种状态,主要由电子、离子以及中性粒子组成,整体呈电中性.等离子体是宇宙空间中分布最广的物质,宇宙中约有99％是以等离子体状态存在.按照能量划分等离子体又可分为冷等离子体(能量＜10eV)和热等离子体(10eV～50keV).在地球磁层等离子体环境中,内磁层以稠密背景冷等离子体为主,极区沉降热等离子体为辅.外磁层以热等离子体为主,状态变化较大,主要来自太阳风与磁层的相互作用,是环电流和辐射带粒子的主要来源.气象卫星轨道主要有两种：一种是地球同步轨道，典型的代表是我国的风云二号以及美国的GOES卫星：另一种是太阳同步轨道，典型的代表是我国的风云一号／三号以及美国的POES和DMSP卫星。地球同步轨道卫星处于内外磁层的过渡区域，以热等离子体状态为主。太阳同步轨道主要处于电离层空间中，以稠密的背景冷等离子体为主，同时还有从极区沉降的热等离子体。气象卫星的两类轨道具有独特的优势，代表了太阳风粒子进入磁层空间最主要的两个区域。在气象卫星上开展等离子体探测对于整个空间天气的研究以及业务发展都具有非常重要的意义.

摘要： 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.本文主要对电离层、中高层大气、地磁与磁层、太阳及太阳风以及行星空间环境这五个学科发展方向以及研究进展进行探讨。

摘要： 中高层大气风场是空间天气和空间环境研究中的重要物理参量,Fabry-Perot干涉仪是目前探测中高层大气风场的重要手段之一。Fabry-Perot测风干涉仪直接得到的是干涉图数据，如何从干涉图数据中反演出风场数据是Fabry-Perot测风干涉仪重要的研究内容之一。根据Fabry-Perot测风干涉仪的仪器函数展开表达式，对其进行傅里叶级数展开并化简，推导探测器测量值与Fabr-Perot测风干涉仪仪器函数以及大气风场等未知量之间的关系，并列出方程组，通过非线性的最小二乘法解方程，即可得到中高层大气风场。

摘要： 本发明公开一种天气雷达空间插值方法，该方法以雷达数据质量的优劣作为加权叠加计算时权重大小的评价指标，同时，对于距离雷达中心较远处的探测点，兼顾相邻探测点之间距离大小对插值计算的影响，在空间距离和数据质量两方面，对空间插值方法进行改良优化。本发明天气雷达空间插值方法的实施能够降低异常检测点对空间插值计算造成的不良影响，使得空间插值后的基本反射率数据更接近大气的实际状况，可为短临降水预报、大风预报、强对流天气预报等气象预报预警业务提供更加可靠、准确的基础数据，进而有助于提升气象预报预警的准确性。

摘要： 本发明公开了一种天气雷达数据三维可视化空间跳跃加速光线投射方法，对数据场中体元进行分类，在不同体元区采用不同的跳跃步长，可以在不损失绘制速度的情况下，尽量保留绘制的云体细节，具有广泛的应用前景。

摘要： 本发明公开了一种计及空间相关性和修正数值天气预报的风功率组合预测方法，针对传统的基于单一核函数的GP的不足，组合多种核函数，求得最佳的核函数方案，以基于组合核函数的GP为基础，建立预测模型。考虑到多维气象因素的数据复杂程度较高，通过自动相关判定算法筛选关键因素，并建立NWP风速偏差修正模型。同时，利用空间相关法，分析目标风电场和相邻风电场的风速时间序列，使用皮尔逊相关系数法求得其相关性最强对应的时间差，建立空间相关性模型。并基于上述模型的组合加权预测模型，并通过拉格朗日法求得了组合模型权值系数。由此通过组合加权预测模型将数值天气预报偏差修正法和空间相关法的有效结合，提高了风功率的预测精度。

摘要： 一种典型天气条件下自由空间光通信传输模拟实验装置，其特征在于，包括：实验测试箱、第一反射镜镜列、第二反射镜镜列、入射反射镜、激光入射扩束镜、聚光镜、光功率计、激光发射器、风扇、气溶胶发生器、加湿机、粒径谱仪和温湿度计。本发明能够实现可见光波段、近红外波段和远红外波段在不同微粒浓度、不同能见度的天气条件下自由空间光通信在不同天气条件下激光透过率的测试，采用了反射镜阵列组合，同时又能够调整第一反射镜镜列、第二反射镜镜列、入射反射镜、出射反射镜、聚光镜和光功率计的角度，简化了光路装调难度，使实验操作变得简便，提高监测结果的精度和准确性。

摘要： 本实用新型公开了一种应对极端天气的绿道空间景观装置，包括布设在绿道空间内的景观装置，所述景观装置包括一个以上的壳体，壳体内具有一个容纳腔，容纳腔的顶部开口并设置一对接板，相邻壳体之间通过对接板对接并排设置，正对每个容纳腔的对接板上均设置一个开口腔，每个开口腔内均设置一浮动支架，景观物放置在浮动支架的上端面，浮动支架的底部向着容纳腔内部延伸并连接一升降杆，升降杆插入至一升降筒内，升降筒内设置一支撑气囊，升降杆的底部设置一滑动板。本实用新型主要应对恶劣极端天气，能够在出现极端天气时将展示的景观物全部进行保温保护，防止景观物在恶劣天气下的死亡，减少经济损失。

摘要： 一种典型天气条件下自由空间光通信传输模拟实验装置，其特征在于，包括：实验测试箱、第一反射镜镜列、第二反射镜镜列、入射反射镜、激光入射扩束镜、聚光镜、光功率计、激光发射器、风扇、气溶胶发生器、加湿机、粒径谱仪和温湿度计。本实用新型能够实现可见光波段、近红外波段和远红外波段在不同微粒浓度、不同能见度的天气条件下自由空间光通信在不同天气条件下激光透过率的测试，采用了反射镜阵列组合，同时又能够调整第一反射镜镜列、第二反射镜镜列、入射反射镜、出射反射镜、聚光镜和光功率计的角度，简化了光路装调难度，使实验操作变得简便，提高监测结果的精度和准确性。

摘要： 本发明提供一种空间天气灾害监测预警方法、系统、存储介质及服务器，其方法包括：采集空间天气监测数据；对采集的所述数据进行预处理，所述预处理包括将不同格式的所述数据进行数据提取和格式转换；存储预处理后的所述数据；根据预先设定的评价规范，对存储的所述数据进行评价；根据评价结果对空间天气灾害进行预警；本发明可以将通信、电力等空间天气灾害监测技术进行整合，形成一个可以直接与业务系统嵌合的空间天气灾害监测预警示范系统，使之成为已有空间天气业务系统重要的组成部分，可以科学应对可能发生的空间天气灾害。

摘要： 本发明公开了一种临近空间天气与大气环境短中长期预报方法及系统，方法包括下载同化和预报所需的原始数据；将原始数据处理预处理为同化模型能够读取的格式和预报系统需要的边界场和强迫场；设计同化参数，创建同化模型，基于预处理后的原始数据，利用同化模型对原始数据进行同化处理，制作预报需要的初始场；设计预报参数，创建预报系统，基于初始场，利用预报系统进行临近空间天气和大气环境预报；对预报结果进行后处理控制和可视化呈现。优点是：通过下载必需数据，制作临近空间预报初始场和未来30天的下边界场和温室气体强迫场，实现临近空间天气与大气环境短中长期预报。该方法及系统能够为临近空间的各种飞行器的飞行活动提供气象服务保障。

摘要： 本发明提供一种空间天气灾害监测预警方法、系统、存储介质及服务器，其方法包括：采集空间天气监测数据；对采集的所述数据进行预处理，所述预处理包括将不同格式的所述数据进行数据提取和格式转换；存储预处理后的所述数据；根据预先设定的评价规范，对存储的所述数据进行评价；根据评价结果对空间天气灾害进行预警；本发明可以将通信、电力等空间天气灾害监测技术进行整合，形成一个可以直接与业务系统嵌合的空间天气灾害监测预警示范系统，使之成为已有空间天气业务系统重要的组成部分，可以科学应对可能发生的空间天气灾害。

摘要： 本发明提供一种空间天气灾害效应的组网监测方法及系统，包括以下步骤：基于多个空间天气监测网点构建组网方案；基于所述组网方案，获取与所述组网方案匹配的监测设备，并设置在对应的空间天气监测网点上；基于所述组网方案，选择所述监测设备的设置位置，并将所述监测设备设置在所述设置位置上；基于各个设置位置上的监测设备采集空间天气信息，实现空间天气灾害的组网监测。本发明的空间天气灾害效应的组网监测方法及系统通过对多个空间天气灾害效应进行准实时组网监测，实现针对短波通信、星地链路和低纬度地区电网地磁感应电流等多种主要空间天气灾害效应的准实时监测。