太阳高能粒子事件集合预报

来源 :中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心) | 被引量 : 0次 | 上传用户:ycs19900105
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
在空间环境态势感知中,太阳高能粒子(SEP)事件的定量数值预报是非常重要的一个方面。影响范围大、持续时间长的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)。过去的二十年里,国内外空间物理学界在此类SEP事件形成机制的理论研究和预报技术发展等两个方面均开展了大量工作。本文在三个模型的基础上,结合1AU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。这三个模型包括:1)一个用来估算0.1AU(大约20个太阳半径)处背景太阳风参数的一维多方模型;2)反演CME参数的冰激凌锥模型;3)高能粒子加速和传播模型(improved Particle Acceleration and Transport in the Heliosphere:i PATH)。利用这一工具集,我们开展了一系列针对SEP事件实例的数值模拟,并针对多个内边界参数进行了集合数值模拟实验。本文首先对发生于2013年9月30日的一次太阳高能粒子事件(SEP)实例进行了数值模拟。通过对比此次事件数值模拟结果和地球静止运行环境卫星(GOES)观测结果,我们发现数值模拟得到的≥10Me V的高能粒子的通量和观测较为吻合,与此同时模拟得到的≥100Me V的高能粒子的通量高于观测值。针对这次事件,进一步开展了不同CME抛射速度和不同背景太阳风温度条件下的集合模拟试验。针对单个事件的研究结果表明: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。在单个事件研究的基础上,本文进一步开展了基于多个SEP事件实例的集合模拟研究。本文对发生于2010年8月14日至2014年9月10日的6次真实SEP事件进行了数值模拟,并定量的分析了模拟结果与GOES观测结果之间的差异。分析结果支撑了此前基于单个事件研究的结论。本文指出,产生这种现象的一个可能的原因是我们在模型中采用了一种简单的方法来计算高能粒子的注入速率。在事件模拟的基础上,继续开展了针对背景太阳风参数和初始CME密度的集合模拟。结果表明:1)初始日冕物质抛射密度对功率谱有重要影响;2)背景太阳风温度的变化对功率谱的影响不显著(支持了基于单个事件的研究结论)。更进一步,我们研究了在不同CME抛射速度的情况下,CME初始密度参数对SEP事件数值预测结果的影响。结果表明,初始日冕物质抛射密度变化对太阳高能粒子事件数值预报结果的影响与日冕物质抛射速度成反比趋势。
其他文献
随着无人机在各行业应用的发展,对无人机的自主性要求不断提升。其中在未知环境中执行复杂任务也是一项重要的研究内容,自主导航是提升无人机自主性的有效保障。计算机视觉和视觉传感器的应用提升了无人机飞行时的自主化和智能化程度。尤其在卫星导航信号阻断的环境中,视觉传感器的强自主性在飞行中得到广泛应用。一方面,从视觉传感器输出的信息解算得到的姿态不含漂移,可以弥补惯导信息的漂移,提高无人机自主导航的性能,但两
学位
光变曲线是天体或区域的光强度随时间变化的曲线图。对光变曲线的研究,连同其他观察,可以获得关于产生光变曲线的物理过程的大量信息,如通过光变曲线的变化记录来揭示恒星的变化周期、确定观测对象的类别,或快速发现暂现源以便及时触发机遇科学事件的协同响应等,因此对光变曲线的分析研究具有重要意义。随着观测能力的发展和提高,观测数据积累的不断加快,可用于分析研究光变曲线的数据规模不断扩大,然而传统的光变曲线分析方
学位
恶劣天气频发给城市轨道交通运营造成巨大困扰,亟需通过气象精准监测及韧性评估等手段提升城市轨道交通面向气象灾害监测预警及应急处置水平。文章在总结分析城市轨道交通既有气象监测及韧性评估的基础上,研究并构建面向城市轨道交通实时-预报-预警天气监测体系,以及恶劣天气下的运营韧性评估模型,设计并研发城市轨道交通恶劣天气应急辅助系统,通过初步验证及应用,系统可有效提升运营单位的精细化管控能力,提升恶劣天气下的
期刊
太阳风中磁力线扭曲形成的“S”型的磁场结构被称为磁力线回转(switch-backs),它的标志性特征是径向磁场的反转和径向速度的明显增加。Switchbacks是太阳风中一种重要的磁场结构,它可能起源于交换磁重联、等离子体速度剪切、太阳风中等离子体波动的自然演化、快太阳风追赶慢太阳风而扭曲磁力线等多种物理过程。Switchbacks广泛的存在于太阳风中,可能在太阳风的形成和加速过程中发挥着重要作
学位
大数据时代,随着云计算、5G技术的发展和智能通讯设备的普及,“互联网+”商业模式深入全球各个产业,各国开始面临现行立法难以适应数字经济发展的规制难题。无论是国家间的政治博弈,还是数据企业的对外布局和发展,亦或是个人线上购物,都不可避免地存在个人数据的跨境传输需求,个人数据跨境流动越发高频、数据异地处理越发便捷,个人数据权益和国家数据安全面临着严峻的威胁,亟需各国数据保护立法对此进行有效的管辖和规范
学位
磁场重联是诸多日地空间爆发性能量释放现象的关键机制,它通过改变磁场的拓扑结构,将磁场能量转化为粒子的动能和热能。磁场重联广泛存在于天体物理环境、地球空间环境和实验室等离子体环境中。大量的研究已经证明了霍尔效应是无碰撞磁场重联中的标志性过程,并且在非对称条件和引导场条件下,霍尔场和电子运动会表现出不同的形态。近地空间环境为磁场重联的研究提供了天然实验室,同时,星簇计划(Cluster)和磁层多尺度探
学位
空间磁场作为重要的空间环境组成部分,对地球物理和空间物理学科众多领域的深入研究具有重要意义。在近地空间磁场探测任务中,主要使用基于原子效应的标量磁场传感器和磁通门矢量磁场传感器。标量磁场传感器探测的标量磁场从原理上具有绝对准确性,可以作为在轨磁场基准,辅助矢量磁场传感器完成在轨标定校准。而标量磁场探测的真实准确度无法实现在轨自校验,利用空间中同时运行的多颗卫星的标量磁场传感器数据进行交叉比对分析是
学位
在地磁暴期间,中高层大气在高纬地区有增强的加热源,如焦耳加热与高能粒子加热,这些能量在大气中传递耦合,影响中高层大气的性质,如温度、风场、电子密度等。研究地磁活动对中高层大气风场的影响有助于我们了解中高层大气能量的耦合方式,加深我们对日—地能量耦合与传递认知,从而有效地理解中高层大气动力学过程,了解中高层大气的各种现象。本文基于漠河站(53.5°N,122.3°E)、北京站(40.3°N,116.
学位
为了解决农机智能化技术集成度低,各技术应用独立,数据整合困难的问题,在大数据、“互联网+农机”的时代背景下,以数字化农机管理、数字化农业管理为目标,设计并开发了北京市农机管理调度中心系统,通过安装在农机的智能无线终端(GPCS)及作业监测设备终端实现与农机管理调度中心的数字化平台的对接,实现农机分级指挥及远程调度、农机各类型作业信息监测及数据统计分析、农机合作社综合信息管理等功能,对全市农机的宏观
期刊
<正> 水肿是由于脏腑功能的衰竭,导致水液代谢失常,而致水液滞留于体内,泛滥于肌肤,停聚于脏腑、器官、肌肉等组织之间,表现为头面、四肢、阴囊肿胀,甚则胸腹腔积水,少尿或无尿等临床证候。本文的重点以“水肿”为主证,论述肝硬化腹水、慢性肾炎及挤压综合征、急慢性肾功能衰竭所致严重水肿的中医诊治临床体会。故简称“三病水肿”。就以下几个问题分别进行讨论:水肿病的形成机理明代张景岳在《景岳全书》中说:“凡水肿
期刊