收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

行星际扰动与对地效应的统计分析和模式研究

张莹  
【摘要】: 太阳瞬变活动如太阳耀斑、日冕物质抛射(CME)和射电爆发等,以及冕洞太阳风高速流是空间天气的主要驱动源,是造成行星际扰动及相应地磁扰动的主要原因,对日地空间环境具有举足轻重的影响。本文借助数值模拟和统计分析相结合的方法,对太阳活动、行星际扰动和相应地磁扰动的相关性及相关的预报方法进行了研究。 利用Hakamada-Akasofu-Fry(HAF)太阳风模型,通过比较有无爆发事件发生时的模拟结果,首次区分了第23太阳周(1996~2005)的三种行星际结构:“纯”-共转相互作用区(CIR),CIR与行星际日冕物质抛射(ICME)的相互作用结构和“纯”-ICME。在此基础上对CIR的重现型地磁活动;CIR与激波、磁暴的关系进行了统计性分析,其结果如下:(1)在第23太阳活动周共识别了157个CIR事件,大部分事件发生在下降相。(2)引入相邻卡林顿周的Kp指数的相关系数( CCKCCR )来反映地磁活动的重现性程度。CCKCCR的最大值出现在太阳活动下降相,表明重现型地磁活动在这个时期占主导地位。通过分析冕洞的纬度和CCKCCR的关系,可以看出CIR在重现型地磁活动的重要作用。(3)在1AU处,41%的CIR可以形成激波,且多为前向激波,其原因可能是:相对于背景太阳风,前向激波是远离太阳,向西且向赤道传播的,而后向激波是靠近太阳,向东且向极区传播的,因而在1AU处黄道面附近的Wind,ACE卫星观测到更多的是前向激波。(4)CIR引发的磁暴与激波没有必然联系,仅有44%与激波相伴随。(5)当Dst指数大于-100 nT时,CIR引起的磁暴的Dst指数与行星际磁场Bz,晨昏电场Ey,和太阳风-磁能耦合函数(ε)具有较好的线性相关关系。(6)由于地球和太阳相对位置的变化,CIR的地磁活动具有明显的季节效应,在二分点(春分和秋分)附近最强。这些统计结果,可以为CIR地球物理效应的中长期预报提供重要参考。 建立了一种预报激波到达时间的数据库新方法。基于HAFv.1模式,利用大量虚拟事件建立一个激波渡越时间数据库,该数据库包括:虚拟事件的源位置,初始激波速度,发生年份以及其对应的渡越时间。只要输入太阳观测事件的源位置,初始激波速度和与第23太阳周相应的发生年份,就可以在数据库中迅速查找到该事件所对应的激波到达时间。对于1997年2月到2002年8月间的130个历史激波事件的预报试验表明数据库方法的预报能力并不亚于STOA、ISPM、HAFv.2模型,从而显示了该模型在空间天气实时预报中所具有的潜力。另外,由于太阳活动的周期性,我们选取了23个其他太阳活动周的事件,尝试用该数据库进行预报,也得到了较好的预报结果。这表明,该数据库方法可能也适用于其他太阳周。然而,该数据库方法也有它的不足之处,如没有考虑源表面磁场的短期变化,致使大尺度日球电流片位形以及背景太阳风结构等都有所偏差,使得该方法的预报结果存在一定误差。另外,为了简单起见,该数据库方法向其它太阳周的拓展也没有得到较好的太阳活动周的相位对应。这些因素将会在未来的工作中考虑。目前的工作旨在提供一种可以迅速预报激波到达时间的新方法。 给出预报行星际激波到达时间的两种一维数值模型:一种是基于一维流体方程,采用Roe格式建立起来的激波扰动的传播模型(称之为1D-HD模型);另一种是采用时空守恒元和解元( CE/SE )方法建立起来的一维磁流体(MHD )激波传播模型(称之为1D-MHD(CE/SE)模型)。选取了一定的激波样本事件,对激波到达地球轨道附近的传播时间进行了预测,并将预报结果与STOA,ISPM,HAFv.2以及SPM模型所得结果进行了比较。结果表明,这两种模型的预报精度与其它模型相比基本相当。表明这两种模型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。这两个模型虽然是简单的一维数值模型,但却可以达到迅速预报激波到达时间的目的,而且可以通过进一步的改进,期望可以对激波能否到达1AU及地球轨道给出判断。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 刘绍亮,李立文;南向行星际磁场事件与磁暴关系的研究[J];地球物理学报;2002年03期
2 J.A.Valdivia;曲赞;;利用非线性模拟预测磁暴的发生[J];宝石和宝石学杂志;1997年03期
3 刘绍亮,郭建广,宗秋刚,B.Wilken,傅绥燕;1994年2月21日行星际激波引起的磁暴[J];空间科学学报;2002年03期
4 高玉芬,张秀玲;行星际南向磁场事件与强磁暴[J];空间科学学报;2000年02期
5 宇行;;用雷达预测磁暴[J];北京工人;1994年02期
6 沈超,刘振兴;磁暴和亚暴的理论预报模式[J];中国基础科学;2000年05期
7 王亶文;2000年7月空间天气大事件对地磁场的影响[J];空间科学学报;2004年01期
8 张继春,田剑华,濮祖荫;行星际电场与Dst指数[J];空间科学学报;2001年04期
9 王亶文;地磁场对1999年9月空间天气大事件的响应[J];地震地磁观测与研究;2001年06期
10 刘绍亮,陈剑利;太阳风和地球磁层相互作用的两种可能类型[J];空间科学学报;1988年01期
11 沈长寿,资民筠;关于IMF北向分量特强时的太阳风-磁层-电离层耦合[J];空间科学学报;1994年01期
12 高玉芬,章公亮,周荣茂;1991年3月太阳活动引起的地磁扰动[J];空间科学学报;1995年01期
13 张邦维;;俏丽壮观而又迷人的极光[J];大自然;2010年03期
14 续春荣,林云芳,吕桂芳,赵明,李盛祥,勾宪彬,于敬忠,曾小苹;地球磁场对太阳风的加卸载响应与川滇中强地震[J];中国地震;1998年02期
15 章公亮;磁暴形态类型与行星际磁云特征[J];中国科学A辑;1990年10期
16 刘绍亮,胡小龙,刘四清;内日球太阳风的激波加热[J];地球物理学报;1998年03期
17 王亶文,冯学尚;1998年5月空间天气大事件的地磁场响应[J];空间科学学报;2001年02期
18 于洪池;温洪涛;吴江星;綦伟;;长春地磁台地磁场加卸载响应比异常分析[J];防灾科技学院学报;2008年03期
19 师恩琦,陈耿雄;日球层扰动变化的高纬地磁场响应[J];地球物理学进展;1999年03期
20 张邦维;;壮观迷人的极光[J];科学之友(上旬);2011年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 冯学尚;张莹;杨利平;;运用一维流体太阳风模型预报行星际激波到达时间[A];第27届中国气象学会年会空间天气自主资料应用与模式集成分会场论文集[C];2010年
2 汪毓明;叶品中;;1998年11月份磁暴群的日地事件认证[A];第九届全国日地空间物理学术讨论会论文摘要集[C];2000年
3 田剑华;薛丙森;;磁暴起因研究的国际进展及对2000年事件的分析[A];第九届全国日地空间物理学术讨论会论文摘要集[C];2000年
4 沈超;刘振兴;;磁暴和亚暴的物理预报模式[A];2000年中国地球物理学会年刊——中国地球物理学会第十六届年会论文集[C];2000年
5 付绥燕;濮祖荫;肖池阶;宗秋刚;谢伦;B.Wilken;;大磁暴的演化与环电流离子成分[A];第九届全国日地空间物理学术讨论会论文摘要集[C];2000年
6 沈宗丕;徐道一;;二倍法在计算发震日期中大地震与磁暴关系及其预测意义[A];1999年中国地球物理学会年刊——中国地球物理学会第十五届年会论文集[C];1999年
7 张满莲;尚社平;郭兼善;罗熙贵;史建魁;;1998年5月磁暴事件期间的全球电离层响应[A];2000年中国地球物理学会年刊——中国地球物理学会第十六届年会论文集[C];2000年
8 沈长寿;资民筠;王英鉴;徐寄遥;;磁暴期内热层中性大气加热膨胀的例证[A];第九届全国日地空间物理学术讨论会论文摘要集[C];2000年
9 薛炳森;叶宗海;;地球同步轨道高能电子增强事件预报方法[A];第十届全国日地空间物理学术讨论会论文摘要集[C];2003年
10 刘长发;刘春节;杨友华;;南极中山站1991年3月24日急始型磁暴的特征[A];1993年中国地球物理学会第九届学术年会论文集[C];1993年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张莹;行星际扰动与对地效应的统计分析和模式研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2009年
2 王晶;日冕物质抛射引起的地磁扰动预报方法研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2007年
3 赵新华;日地扰动事件的统计分析及相关预报方法的综合研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2007年
4 解妍琼;太阳风暴的综合研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2007年
5 李晖;行星际扰动对地球空间环境的影响研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2011年
6 杜丹;行星际日冕物质抛射在行星际空间的传播和演化规律[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2007年
7 郭孝城;行星际激波与地球磁层作用的全球MHD数值模拟[D];中国科学技术大学;2006年
8 李正;电离层暴及“行星际扰动—磁暴—电离层暴”的观测研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2011年
9 赵必强;中低纬电离层年度异常与暴时特性研究[D];中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所);2006年
10 熊明;一些行星际复合结构的动力学和地磁效应的MHD数值模拟[D];中国科学技术大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵明现;行星际扰动与磁暴关系的统计研究[D];中国气象科学研究院;2006年
2 杨帆;电网磁暴灾害危险点分析及应急处置方法研究[D];华北电力大学;2012年
3 刘静波;同步轨道磁场对太阳风扰动的响应[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2008年
4 吴媛;磁暴期间热层大气密度扰动特性的模拟研究[D];南京信息工程大学;2013年
5 李小明;空间天气电网磁暴灾害监测系统的研究与实现[D];华北电力大学;2013年
6 姜珊;烟台地区降水的统计分析及预报方法研究[D];兰州大学;2013年
7 郭策;太阳耀斑及地球同步轨道高能电子预报方法研究[D];中南民族大学;2013年
8 沈未;基于到达时间OD的动态系统最优分配离线模型与算法[D];清华大学;2004年
9 张革新;重庆市主城区环境空气质量预报系统研究[D];西南师范大学;2005年
10 武昭;基于MHD数值模拟的行星际激波传播与预报研究[D];山东大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 俄闻;磁暴可改变人体血液物理性质[N];医药经济报;2003年
2 记者 董映璧;俄揭开太阳磁暴影响人体健康之谜[N];科技日报;2007年
3 记者 魏忠杰;俄发现磁暴会改变人体血液物理性质[N];新华每日电讯;2003年
4 粟周熊;磁暴是人类长寿克星[N];北京科技报;2005年
5 黄丽华;远离磁暴的危害[N];科技日报;2001年
6 毛黎;刮向地球的太阳“风”[N];科技日报;2005年
7 记者 陈玉明 何宗渝;正值太阳风年,“嫦娥二号”处境恶劣[N];新华每日电讯;2010年
8 记者 常丽君;科学家揭示太阳风日地之旅详细过程[N];科技日报;2011年
9 本报驻美国记者 毛黎;高天劲吹太阳风[N];科技日报;2011年
10 ;钻进太阳风——“束群二号”卫星[N];中国机电日报;2001年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978