日地空間災(zāi)害性天氣的發(fā)生發(fā)展和預(yù)報(bào)研究課件

1、日地空間災(zāi)害性天氣的發(fā)生發(fā)展和預(yù)報(bào)研究2022/7/27日地空間災(zāi)害性天氣的發(fā)生發(fā)展和預(yù)報(bào)研究一.項(xiàng)目任務(wù)要求2日地空間災(zāi)害性天氣的發(fā)生發(fā)展和預(yù)報(bào)研究對(duì)科學(xué)問(wèn)題的思考 本項(xiàng)目將在上一個(gè)973項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，以研究日地空間災(zāi)害性天氣的產(chǎn)生機(jī)理和發(fā)展規(guī)律為主線，以日地空間系統(tǒng)各層次的相互耦合與相互作用研究為重點(diǎn)，以建立空間環(huán)境擾動(dòng)的物理模型與預(yù)報(bào)模式為基本目標(biāo)，以滿(mǎn)足國(guó)家對(duì)空間災(zāi)害天氣預(yù)報(bào)的重大需求為導(dǎo)向，進(jìn)行大尺度跨學(xué)科的創(chuàng)新與集成研究3日地空間災(zāi)害性天氣的發(fā)生發(fā)展和預(yù)報(bào)研究主要研究?jī)?nèi)容空間天氣發(fā)生的驅(qū)動(dòng)源研究導(dǎo)致太陽(yáng)爆發(fā)和空間災(zāi)害性天氣的太陽(yáng)磁場(chǎng)的結(jié)構(gòu)演化特征和磁流體動(dòng)力學(xué)過(guò)程導(dǎo)致空間災(zāi)害性天氣

2、的太陽(yáng)耀斑爆發(fā)、日冕物質(zhì)拋射的源區(qū)、初發(fā)物理過(guò)程，對(duì)地有效性空間天氣的發(fā)展過(guò)程研究太陽(yáng)和行星際的耦合，太陽(yáng)爆發(fā)在行星際的傳播和相互作用行星際和磁層的耦合，磁層空間暴太陽(yáng)、行星際和磁層能量輸入的電離層響應(yīng)4日地空間災(zāi)害性天氣的發(fā)生發(fā)展和預(yù)報(bào)研究空間天氣的預(yù)報(bào)研究空間天氣的可預(yù)報(bào)性研究基礎(chǔ)研究成果的轉(zhuǎn)化和災(zāi)害性空間天氣過(guò)程的預(yù)報(bào)原理和方法研究我國(guó)重大空間活動(dòng)、特別是載人航天和探月工程的安全保障（1）災(zāi)害性預(yù)報(bào)模式研究：質(zhì)子事件預(yù)報(bào)，CME初發(fā)和對(duì)地有效性預(yù)報(bào)，行星際磁場(chǎng)南向和地球空間暴預(yù)報(bào)；（2)預(yù)報(bào)服務(wù)保障研究：空間環(huán)境模式，空間天氣預(yù)報(bào)和效應(yīng)分析5日地空間災(zāi)害性天氣的發(fā)生發(fā)展和預(yù)報(bào)研究創(chuàng)新研究

3、思路通過(guò)超過(guò)一個(gè)太陽(yáng)周的空間災(zāi)害事件的跨學(xué)科的聯(lián)合數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計(jì)研究，在揭示空間天氣形成、發(fā)展和影響的鏈鎖和因果關(guān)系上取得突破性進(jìn)展集成太陽(yáng)、行星際和地球空間暴等爆發(fā)現(xiàn)象研究成果，創(chuàng)立以“磁大氣天氣學(xué)”為基本構(gòu)架的空間天氣科學(xué)研究的理論體系6日地空間災(zāi)害性天氣的發(fā)生發(fā)展和預(yù)報(bào)研究創(chuàng)新點(diǎn) 觀測(cè)對(duì)貫穿空間災(zāi)害天氣全過(guò)程的日冕物質(zhì)拋射系統(tǒng)研究（源區(qū)、初發(fā)、傳播、相互作用、磁云和激波形成、對(duì)地影響及預(yù)報(bào)） 理論以發(fā)生在太陽(yáng)大氣、行星際和磁層中不同等離子體環(huán)境、不同時(shí)空尺度的三維磁重聯(lián)為突破口，發(fā)展首創(chuàng)性的理論和模型 預(yù)報(bào)為載人航天和探月工程服務(wù)的空間天氣預(yù)報(bào)模式（質(zhì)子事件預(yù)報(bào)、日冕物質(zhì)拋射初發(fā)和對(duì)地有

4、效性預(yù)報(bào)、行星際磁場(chǎng)南向預(yù)報(bào)）7日地空間災(zāi)害性天氣的發(fā)生發(fā)展和預(yù)報(bào)研究五年預(yù)期目標(biāo)基本把握空間災(zāi)害天氣發(fā)生和發(fā)展總體過(guò)程構(gòu)筑以“磁大氣天氣學(xué)”為基本框架的空間天氣科學(xué)研究體系，并在太陽(yáng)和空間物理若干基本問(wèn)題研究中取得實(shí)質(zhì)性學(xué)科進(jìn)展發(fā)展空間災(zāi)害天氣研究中的新方法和新模式集成多學(xué)科交叉合作研究成果，發(fā)展空間災(zāi)害天氣預(yù)報(bào)的物理基礎(chǔ)、方法和規(guī)范為 “十二 五” 空間探測(cè)做好科學(xué)積累8日地空間災(zāi)害性天氣的發(fā)生發(fā)展和預(yù)報(bào)研究二. 任務(wù)調(diào)整考慮9日地空間災(zāi)害性天氣的發(fā)生發(fā)展和預(yù)報(bào)研究調(diào)整的依據(jù)兩年來(lái)項(xiàng)目有那些主要進(jìn)展和未完成的工作？國(guó)際上近年有那些重大空間天氣監(jiān)測(cè)設(shè)備投入工作？國(guó)際上近年空間天氣科學(xué)和應(yīng)用研

5、究的動(dòng)向如何？對(duì)未來(lái)三年調(diào)整的進(jìn)一步思考有那些？10日地空間災(zāi)害性天氣的發(fā)生發(fā)展和預(yù)報(bào)研究1. 一年多來(lái)的進(jìn)展和問(wèn)題（簡(jiǎn)表）研究方面主要進(jìn)展和代表性工作待完成目標(biāo)驅(qū)動(dòng)源和發(fā)展過(guò)程觀測(cè)研究CME源區(qū)和大尺度電流片、耀斑和CME初發(fā)過(guò)程、CME磁云聯(lián)系、激波/CME相互作用，CME對(duì)地有效性23周完整子樣構(gòu)建和系統(tǒng)研究；各層次耦合和相互作用,可預(yù)報(bào)性空間天氣理論研究發(fā)電機(jī)理論，三維磁拓?fù)錁?gòu)架和磁重聯(lián)，磁繩災(zāi)變磁大氣天氣學(xué)理論框架空間天氣模式和預(yù)報(bào)研究背景太陽(yáng)風(fēng)和重聯(lián)模型，CME到達(dá)時(shí)間預(yù)測(cè)，電離層氣候?qū)W模型，磁活動(dòng)因素耀斑耀斑預(yù)報(bào)CME初發(fā)預(yù)報(bào)，從驅(qū)動(dòng)源到近地空間連鎖（因果）關(guān)系，模型集成和預(yù)報(bào)1

6、1日地空間災(zāi)害性天氣的發(fā)生發(fā)展和預(yù)報(bào)研究SDO April 2008太陽(yáng)動(dòng)力學(xué)天文臺(tái)P2P3P4P5CLFAGTStereo日地關(guān)系天文臺(tái)2. 重大設(shè)備發(fā)展 （2007 ）SDO是美國(guó)“與日同在”計(jì)劃、即空間天氣計(jì)劃的50顆衛(wèi)星中的第一顆衛(wèi)星, 明年4月發(fā)射。將提供全日面向量磁場(chǎng)觀測(cè)和多波段的太陽(yáng)活動(dòng)監(jiān)測(cè)，和其他重大設(shè)備一起，將為空間天氣監(jiān)測(cè)和研究提供全新的重大研究機(jī)遇。FOMOSAT-3與GPS衛(wèi)星星座THEMIS磁層亞暴的起始和演化Hinode12日地空間災(zāi)害性天氣的發(fā)生發(fā)展和預(yù)報(bào)研究 Stereo （日地關(guān)系天文臺(tái)） 第一次由兩個(gè)衛(wèi)星從不同角度 觀測(cè)CME源區(qū)、結(jié)構(gòu)、傳播方 向、速度 、

7、對(duì)地影響的有效性 13日地空間災(zāi)害性天氣的發(fā)生發(fā)展和預(yù)報(bào)研究Hinode 第一次在0.3的空間分辨率下觀測(cè)太陽(yáng)磁場(chǎng)的結(jié)構(gòu)和演化太陽(yáng)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡（FG/SP)遠(yuǎn)紫外成像光譜儀X射線望遠(yuǎn)鏡14日地空間災(zāi)害性天氣的發(fā)生發(fā)展和預(yù)報(bào)研究3. 空間天氣科學(xué)和應(yīng)用的重要?jiǎng)酉蚴澜缈臻g環(huán)境服務(wù)組織（ISES）非?；钴S（1/2)的成員包括11個(gè)國(guó)家和歐空局15日地空間災(zāi)害性天氣的發(fā)生發(fā)展和預(yù)報(bào)研究空基和地基空間天氣數(shù)據(jù)服務(wù)（實(shí)時(shí)）空間環(huán)境警報(bào)和預(yù)報(bào)（平均兩小時(shí)）空間天氣事件記錄與總結(jié)（每周）空間天氣預(yù)報(bào)和警報(bào)規(guī)范制訂（完整描述空間天氣狀態(tài)的指標(biāo)體系）6類(lèi)模式預(yù)報(bào)： 涉及行星際、 地磁層、電離 層。目前還沒(méi) 有太陽(yáng)活

8、動(dòng)模 式預(yù)報(bào)。16日地空間災(zāi)害性天氣的發(fā)生發(fā)展和預(yù)報(bào)研究空間天氣預(yù)報(bào)模型研究非?；钴S（2/2)太陽(yáng)日冕太陽(yáng)風(fēng)磁層電離層物理為基礎(chǔ)的，數(shù)值的模型耀斑CME高能粒子激波到達(dá)輻射帶地磁活動(dòng)電子輪廓經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)的預(yù)報(bào)模型需要更好的提前13天CME 預(yù)報(bào)17日地空間災(zāi)害性天氣的發(fā)生發(fā)展和預(yù)報(bào)研究美國(guó)CISM(空間天氣綜合模型中心）和CESM（空間天氣模型中心）含伯克力、斯坦福、密西根等著名學(xué)府、大氣海洋管理局等國(guó)家機(jī)構(gòu)University of CaliforniaStanford UniversitySAICUniversity of Colorado NCAR/HAO NOAA/SECRice Uni

9、versitylabama A&M UniversiAtyNCSAUniversity Boston Dartmouth CollegeFlorida Institute of Technology18日地空間災(zāi)害性天氣的發(fā)生發(fā)展和預(yù)報(bào)研究CISM 的主要模型要素19日地空間災(zāi)害性天氣的發(fā)生發(fā)展和預(yù)報(bào)研究4. 調(diào)整思路利用Hinode、Stereo、SDO、THEMIS等大型設(shè)備和國(guó)內(nèi)觀測(cè)，研究空間災(zāi)害天氣發(fā)生機(jī)理是項(xiàng)目最重要的目標(biāo)之一空間災(zāi)害天氣初發(fā)的預(yù)報(bào)在國(guó)際上最薄弱，應(yīng)當(dāng)成為本項(xiàng)目的重點(diǎn)和特點(diǎn)日地聯(lián)系和空間天氣域各層次耦合和相互作用的研究前兩年努力不夠，必須加強(qiáng)對(duì)空間天氣背景模式和預(yù)報(bào)模

10、型的研究必須有系統(tǒng)和協(xié)調(diào)一致的努力要著力發(fā)展“磁大氣天氣學(xué)”的理論框架20日地空間災(zāi)害性天氣的發(fā)生發(fā)展和預(yù)報(bào)研究第24太陽(yáng)周已經(jīng)在本月開(kāi)始24周黑子23周黑子24周黑子北半球前導(dǎo)極性為負(fù)21日地空間災(zāi)害性天氣的發(fā)生發(fā)展和預(yù)報(bào)研究三. 調(diào)整意見(jiàn)22日地空間災(zāi)害性天氣的發(fā)生發(fā)展和預(yù)報(bào)研究（1）強(qiáng)化數(shù)據(jù)積累與聯(lián)合數(shù)據(jù)分析編制23周期間重大或典型空間天氣事件子樣目錄提出表征重大或典型空間天氣事件的典型空間環(huán)境參量，并收集子樣目錄期間該參量的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行常規(guī)分析，規(guī)范處理，將結(jié)果整理成相應(yīng)的圖表等表述形式，并給出分析結(jié)論集合各組提供的觀測(cè)數(shù)據(jù)，形成23周災(zāi)害性空間天氣事件子樣（數(shù)據(jù)庫(kù)）；編輯整理成23周

11、災(zāi)害性空間天氣事件集總結(jié)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，以為進(jìn)一步物理研究之基礎(chǔ)收集24周上升相重大事件，并與23周統(tǒng)計(jì)規(guī)律比較23日地空間災(zāi)害性天氣的發(fā)生發(fā)展和預(yù)報(bào)研究（2）發(fā)展CME源區(qū)、初發(fā)、傳播、相互作用和對(duì)地有效性研究成果，開(kāi)始CME預(yù)報(bào)努力項(xiàng)目的一個(gè)優(yōu)勢(shì)研究方向（課題組3、4)23周完整子樣的系統(tǒng)研究（1）對(duì)地CME完整子樣大尺度源區(qū)，與活動(dòng)區(qū)和表面磁活動(dòng)聯(lián)系， CME和激波、CMECME相互作用，CME對(duì)地有效性；（2）行星際磁云完整子樣日面源區(qū)，與CME的聯(lián)系，決定磁云結(jié)構(gòu)的日面和CME特征（20082009）CME可預(yù)報(bào)性探討，預(yù)報(bào)判據(jù)提?。?009）CME唯像預(yù)報(bào)模型和物理模型（2010） 由第

12、三課題組重點(diǎn)組織相關(guān)研究24日地空間災(zāi)害性天氣的發(fā)生發(fā)展和預(yù)報(bào)研究（3）加強(qiáng)三個(gè)耦合研究太陽(yáng)光球和日冕的耦合（1、2、3） 災(zāi)害性空間天氣的起源問(wèn)題，由第二課題組牽頭太陽(yáng)大氣、行星際與地球空間的耦合（3、4、5） 災(zāi)害性空間天氣的傳播與發(fā)展問(wèn)題，由第四課題組牽頭磁層、電離層、中高層大氣耦合（5、6）災(zāi)害性空間天氣的對(duì)地球空間有效性研究，由第六課題組牽頭項(xiàng)目專(zhuān)家組和項(xiàng)目首席把耦合研究作為后三年努力的重點(diǎn)25日地空間災(zāi)害性天氣的發(fā)生發(fā)展和預(yù)報(bào)研究（4）進(jìn)行空間天氣的模式集成及空間天氣預(yù)報(bào)研究項(xiàng)目第7課題組在空間天氣預(yù)報(bào)研究和為國(guó)家重大空間計(jì)劃服務(wù)上作了大量工作，但在模式集成研究方面面臨挑戰(zhàn)，加強(qiáng)第

13、7組的集成研究力量成為后三年的重要任務(wù)。擬吸收（1）“國(guó)家空間天氣監(jiān)測(cè)預(yù)警中心”熟悉高能粒子預(yù)報(bào)的研究人員，（2）吸收熟悉太陽(yáng)風(fēng)磁層聯(lián)系的研究人員參加相應(yīng)工作項(xiàng)目第4、6組在空間環(huán)境背景和擾動(dòng)傳播模型研究中均取得顯著成績(jī)。4、5、6組與第7組的結(jié)合，將加強(qiáng)“空間天氣的發(fā)展和太陽(yáng)活動(dòng)的效應(yīng)預(yù)報(bào)”的研究，并形成以磁流體力學(xué)為基礎(chǔ)的CME傳播、到達(dá)時(shí)間和磁層、電離層響應(yīng)的預(yù)報(bào)模型。預(yù)報(bào)集成等強(qiáng)化研究需要增加35位新成員為籌辦我國(guó)自己的空間天氣模型中心做好準(zhǔn)備26日地空間災(zāi)害性天氣的發(fā)生發(fā)展和預(yù)報(bào)研究太陽(yáng)耀斑模型示意圖地球磁層示意圖約40RE日面350角秒一個(gè)太陽(yáng)活動(dòng)區(qū)的尺度27日地空間災(zāi)害性天氣的發(fā)

14、生發(fā)展和預(yù)報(bào)研究（5）發(fā)展磁大氣天氣學(xué)理論框架空間天氣科學(xué)的復(fù)雜性。我們今天的努力方向是否正確，是否抓住了本質(zhì)？空間天氣預(yù)報(bào)提出的是一個(gè)新的科學(xué)問(wèn)題。單單在各自領(lǐng)域的努力很難導(dǎo)致實(shí)質(zhì)性的學(xué)科進(jìn)步。經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃蛿?shù)值模擬模型都不能取代新思路和新的理論框架。真正推動(dòng)相關(guān)學(xué)科進(jìn)步的是提出新的物理思路和理論框架，并為實(shí)驗(yàn)和觀測(cè)所證實(shí)?！按糯髿馓鞖鈱W(xué)”可能更代表了學(xué)科的性質(zhì)和問(wèn)題的本質(zhì)。組織磁大氣天氣學(xué)研究小組，由項(xiàng)目首席負(fù)責(zé)組織擴(kuò)展的學(xué)術(shù)討論和攻關(guān)研究，每年平均組織2次合作研究，探尋其中的基本問(wèn)題和主導(dǎo)性的科學(xué)規(guī)律。28日地空間災(zāi)害性天氣的發(fā)生發(fā)展和預(yù)報(bào)研究（6）重大空間項(xiàng)目科學(xué)預(yù)研項(xiàng)目有責(zé)任組織對(duì)我國(guó)重

15、大空間天氣探測(cè)計(jì)劃的科學(xué)目標(biāo)凝練和科學(xué)問(wèn)題預(yù)研中法太陽(yáng)小衛(wèi)星計(jì)劃（SMESE）（國(guó)家立項(xiàng)，已完成A項(xiàng)研究）Kuafu空間天氣監(jiān)測(cè)計(jì)劃（預(yù)研國(guó)家立項(xiàng)）空間太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡計(jì)劃（SST）（處在凝練科學(xué)目標(biāo)和偏振光學(xué)核心技術(shù)研究階段）國(guó)家大科學(xué)工程“子午工程”（國(guó)家立項(xiàng)）29日地空間災(zāi)害性天氣的發(fā)生發(fā)展和預(yù)報(bào)研究四. 未來(lái)三年目標(biāo)30日地空間災(zāi)害性天氣的發(fā)生發(fā)展和預(yù)報(bào)研究未來(lái)三年的目標(biāo)（1/2）基本把握空間災(zāi)害天氣發(fā)生和發(fā)展總體過(guò)程，特別是對(duì)空間災(zāi)害天氣的決定性因素CME源區(qū)、初發(fā)過(guò)程、傳播和相互作用、對(duì)地有效性作出國(guó)際上有重要影響的工作集成多學(xué)科交叉合作研究成果，發(fā)展和建立空間災(zāi)害天氣預(yù)報(bào)的空間環(huán)境背景模式，預(yù)報(bào)的觀測(cè)判據(jù)和物理基礎(chǔ)，為我國(guó)重大航天任務(wù)服務(wù)的主要預(yù)報(bào)模型：（1）太陽(yáng)耀斑和CME發(fā)生的預(yù)報(bào)模式（2）CME在背景太陽(yáng)風(fēng)中傳播和對(duì)地影響的預(yù)報(bào)模式，（3）磁暴和空間粒子暴預(yù)報(bào)模式，（4）電離層擾動(dòng)和通訊保證預(yù)報(bào)模式31日地空間災(zāi)害性天氣的發(fā)生發(fā)展和預(yù)報(bào)研究未來(lái)三年的目標(biāo)（2/2）構(gòu)建“磁大氣天氣學(xué)”的基本理論框