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2000年10月5日磁暴主相两个不同时段太阳风参数特征告诉我们什么?
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作者 李琪 乐贵明 《地球物理学报》 北大核心 2025年第1期45-53,共9页
本文研究了2000年10月5日磁暴主相两个不同时段期间环电流的变化速度与相应太阳风参数的关系.研究发现,磁暴主相期间环电流的变化速度并不取决于行星际磁场南向分量的平均值和最大值,也不取决于太阳风电场的平均值和最大值.本文的研究证... 本文研究了2000年10月5日磁暴主相两个不同时段期间环电流的变化速度与相应太阳风参数的关系.研究发现,磁暴主相期间环电流的变化速度并不取决于行星际磁场南向分量的平均值和最大值,也不取决于太阳风电场的平均值和最大值.本文的研究证明,磁暴环电流增强期间环电流的变化速度,不仅取决于行星际磁场南向分量和太阳风的速度,还取决于太阳风的动压,而且太阳风的动压起着非常重要的作用.研究还发现,采用Burton et al.(1975)方程和O′Brien,McPherron (2000a)方程估算得到的2000年10月5日的两次地磁活动的强度远低于实际的观测值. 展开更多
关键词 行星际磁场南向分量 太阳风电场 太阳风动压 磁暴环电流
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基于不规则性指数的太阳风准双年振荡研究
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作者 费宇 陈卓 +2 位作者 邓林华 李春 梁家卷 《地球物理学报》 北大核心 2025年第9期3291-3302,共12页
太阳内部和表面大气存在不同尺度的准周期变化,特别是准双年振荡(quasi-biennial oscillations,QBOs)在日地空间物理领域中受到了广泛关注.本文以1963—2018年期间的太阳风速度的日变化作为研究对象,研究QBOs对太阳风速度的影响,并揭示... 太阳内部和表面大气存在不同尺度的准周期变化,特别是准双年振荡(quasi-biennial oscillations,QBOs)在日地空间物理领域中受到了广泛关注.本文以1963—2018年期间的太阳风速度的日变化作为研究对象,研究QBOs对太阳风速度的影响,并揭示其非线性演化特征.基于动力系统中的不规则性指数来度量太阳风速度随时间变化的复杂性和不规则性,并揭示太阳活动中潜在的非线性变化信息,从而进一步研究QBOs的时间分布.结果发现:(1)太阳风速度的不规则性指数在一个太阳活动周内经历了两次振荡,即存在准5.5年的周期变化;(2)太阳风速度的不规则程度在1996年附近发生了明显增强,即太阳活动较弱的第23和第24活动周的复杂性比之前高;(3)通过一阶自回归模型,发现周期尺度为1.3年和1.7年的QBOs在1996年之后对太阳风速度的影响更为明显,即第23活动周之后太阳磁场的变化与QBOs紧密相关.研究结果表明:QBOs不仅对推进太阳发电机的动力学演化有科学价值,而且对日地空间环境的耦合过程有重要意义. 展开更多
关键词 太阳风 准双年振荡 非线性动力学 自回归模型
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中国空间站舱外辐射剂量实测结果
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作者 王春琴 常峥 +3 位作者 沈国红 张珅毅 侯东辉 张焕新 《地球物理学报》 北大核心 2025年第5期1579-1586,共8页
为安全开展舱外科学试验和航天员出舱活动,中国空间站配置了辐射剂量探测器首次开展舱外辐射剂量探测.该探测器可获取空间站沿轨运行过程中星下点各个位置的辐射剂量率动态数据.本文针对2023年1月9日空间环境平静和2023年4月27日强地磁... 为安全开展舱外科学试验和航天员出舱活动,中国空间站配置了辐射剂量探测器首次开展舱外辐射剂量探测.该探测器可获取空间站沿轨运行过程中星下点各个位置的辐射剂量率动态数据.本文针对2023年1月9日空间环境平静和2023年4月27日强地磁扰动期间2个典型空间环境条件下的舱外剂量率动态展开分析,得到了空间站舱外辐射剂量初步的空间分布及量值特性:(1)空间站舱外高剂量辐射区出现在相对稳定的南大西洋异常区和高动态变化的南北高纬局部区域.(2)南北高纬高辐射剂量主要来自强地磁扰动影响下增强的电子辐射影响.(3)剂量率峰值通常出现在南大西洋异常区,约为1.0×10^(−4)rad(si)/s.扰动会导致高纬辐射剂量率出现超过2个量级的增长,达到甚至超过异常区峰值量级水平.(4)环境平静期间,轨道日累积辐射剂量约为0.2 rad(si)/d.受环境扰动影响,南北高纬区域日累积辐射剂量对总剂量贡献比率由平静期不足3%可上升到超过55%,导致轨道日累积辐射剂量出现成倍增长. 展开更多
关键词 空间站 辐射剂量率 能量电子 南大西洋异常区 地磁扰动
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2023年12月1—2日磁暴期间北京上空热层响应研究
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作者 李韶阳 任志鹏 +4 位作者 于婷婷 刘立波 乐新安 李国主 魏勇 《地球物理学报》 北大核心 2025年第6期2028-2038,共11页
在地磁暴期间电离层和热层将发生剧烈扰动,对卫星导航定位以及轨道安全产生重要影响.为了更好地理解磁暴对热层的影响,利用Li等(2023)提出的基于低高度电子密度剖面的热层参数反演方法,研究了2023年12月1日—2日大磁暴期间热层响应特征... 在地磁暴期间电离层和热层将发生剧烈扰动,对卫星导航定位以及轨道安全产生重要影响.为了更好地理解磁暴对热层的影响,利用Li等(2023)提出的基于低高度电子密度剖面的热层参数反演方法,研究了2023年12月1日—2日大磁暴期间热层响应特征及其随地方时的变化.本文选择北京台站(地理位置:39.56°N;116.20°E;地磁位置:30.16°N;172.00°E)测高仪测量的电子密度数据进行逃逸层温度的反演计算,并将其代入NRLM_(S)ISE-00模式计算相应的热层大气质量密度.结果显示,相较于地磁平静期,磁暴期间逃逸层温度增加了100~150K,增长幅度为10%~24%;大气质量密度增加了2×10^(-13)~12×10^(-13) kg·m^(-3),增长幅度为18%~140%.另利用NRLM_(S)ISE-00模式模拟研究了太阳活动变化的影响,结果表明此次磁暴期间太阳活动相较于静日对热层的影响有限,磁暴是导致逃逸层温度和大气质量密度异常增加的主导因素.此外,磁暴期间逃逸层温度和大气质量密度与静日平均值的偏差存在1~2 h的小尺度扰动,重力波的传播是引起扰动的重要因素.目前电离层已经积累了大量的全球长期观测数据,并能够提供实时的电离层观测数据,该方法为提高热层预测和临近预报的能力提供了可能. 展开更多
关键词 地磁暴 热层响应 逃逸层温度 大气质量密度
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基于Swin Transformer的太空台风识别模型
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作者 乔枫 张清和 +5 位作者 邢赞扬 王勇 马羽璋 陆盛 张红波 王飞飞 《极地研究》 北大核心 2025年第3期427-436,共10页
太空台风是发生于地磁平静期极盖区内的一种涡旋状极光亮斑结构,可由局地堪比磁暴的太阳风能量注入引起。为解决从海量星载极光数据中准确而高效地识别出太空台风事件,进而研究太阳风能量注入过程等关键问题,本文基于Swin Transformer... 太空台风是发生于地磁平静期极盖区内的一种涡旋状极光亮斑结构,可由局地堪比磁暴的太阳风能量注入引起。为解决从海量星载极光数据中准确而高效地识别出太空台风事件,进而研究太阳风能量注入过程等关键问题,本文基于Swin Transformer构建了可用于美国国防气象卫星星载紫外光谱成像仪极光图像的太空台风识别模型。该模型通过拆分窗口加速计算,并使用移动窗口多头自注意力方法搭建窗口间信息传输通道,从而实现太空台风的自动识别。研究表明,该模型通过南北半球极盖区的太空台风图像数据集进行训练,实现了对太空台风事件更加精准的识别,其准确率高达95.94%。 展开更多
关键词 Swin Transformer 太空台风 识别模型 深度学习
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全日面机器学习耀斑业务预报
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作者 李铭 崔延美 罗冰显 《空间科学学报》 北大核心 2025年第1期82-90,共9页
太阳耀斑预报是空间环境预报中的一项重要内容.目前所构建的深度学习耀斑预报模型大都是基于活动区磁图构建的.受到投影效应的影响,这类模型仅能对太阳中心区域的活动区进行预报,难以满足全日面耀斑业务预报的需求.基于太阳活动传统参量... 太阳耀斑预报是空间环境预报中的一项重要内容.目前所构建的深度学习耀斑预报模型大都是基于活动区磁图构建的.受到投影效应的影响,这类模型仅能对太阳中心区域的活动区进行预报,难以满足全日面耀斑业务预报的需求.基于太阳活动传统参量,研究统计了活动区磁类型、面积,耀斑爆发历史以及F_(10.7)与耀斑发生的关系,利用全连接神经网络构建了适用于全日面活动区的太阳耀斑业务预报模型,该模型可以预报未来48 h内活动区≥M级耀斑的爆发情况.该模型与已往搭建的深度学习预报模型进行比较,结果表明本文建立的业务预报模型预报性能略优.同时,结果表明投影效应对本研究搭建的耀斑预报模型影响不大.该模型为耀斑业务预报提供了有效工具. 展开更多
关键词 耀斑 业务预报 机器学习 全日面活动区
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基于Arase卫星数据的地球电子外辐射带数据同化建模
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作者 罗陶荣 倪彬彬 +2 位作者 曹兴 王晓宇 雷源 《地球物理学报》 北大核心 2025年第4期1187-1200,共14页
Arase卫星是一颗专门探测地球辐射带的科学卫星,于2016年12月20日成功发射.在2019年10月范艾伦卫星终止运行后,Arase卫星仍然继续正常运行并提供高质量的观测数据.本文结合Arase卫星高能电子探测器的电子通量观测数据和基于Fokker-Planc... Arase卫星是一颗专门探测地球辐射带的科学卫星,于2016年12月20日成功发射.在2019年10月范艾伦卫星终止运行后,Arase卫星仍然继续正常运行并提供高质量的观测数据.本文结合Arase卫星高能电子探测器的电子通量观测数据和基于Fokker-Planck扩散方程的三维辐射带数值模型,利用卡尔曼滤波方法实现对2017年4月至2022年3月期间地球外辐射带(L^(*)=3~7)电子通量时空演化过程的数据同化建模.结果显示,同化模型有效弥补了Arase卫星数据对于高赤道投掷角电子的观测缺失,重构了不同能量、投掷角辐射带电子在不同L^(*)处的长期动态演化过程及其对地磁活动的响应特征.通过计算电子通量的数据同化结果与卫星观测结果之间的皮尔逊相关系数、平均误差、平均绝对误差和均方误差,发现电子通量同化结果和观测结果整体一致.通过计算同化过程中的新息矢量,分析卫星观测结果对辐射带数值模型模拟结果的修正程度及其对电子能量和L^(*)的依赖性,这为分析辐射带数值模型所缺失的物理机制以及后续模型的改进与完善提供了重要参考. 展开更多
关键词 Arase卫星 地球辐射带 电子通量 三维数据同化 模型性能
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磁声波对辐射带电子的弹跳共振散射效应
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作者 陆鹏 曹兴 +2 位作者 马新 倪彬彬 罗陶荣 《地球物理学报》 北大核心 2025年第11期4089-4098,共10页
磁声波与电子的弹跳共振相互作用是影响辐射带电子动态演化过程的重要机制.前人的研究大多集中于分析某一典型事件中磁声波对电子的弹跳共振散射效应,然而弹跳共振相互作用过程受到波动幅值、背景磁场和等离子体环境等多种因素的共同影... 磁声波与电子的弹跳共振相互作用是影响辐射带电子动态演化过程的重要机制.前人的研究大多集中于分析某一典型事件中磁声波对电子的弹跳共振散射效应,然而弹跳共振相互作用过程受到波动幅值、背景磁场和等离子体环境等多种因素的共同影响.基于磁声波的统计分布经验模型,本文研究了等离子体层内外不同L-shell处磁声波与辐射带电子的弹跳共振相互作用,量化了其对辐射带电子的投掷角与能量散射效应.结果表明,磁声波可通过弹跳共振有效散射高赤道投掷角处的辐射带电子,且相应的投掷角散射率整体上高于能量散射率.随着Lshell的增大,等离子体层以内磁声波对电子的散射率显著增大,而等离子体层以外磁声波对电子的散射率呈现先增后减的趋势.等离子体层以内磁声波导致的投掷角散射率和能量散射率之间的差距比等离子体层以外更为显著,尤其对于>1 MeV电子.等离子体层以内的磁声波仅能散射90°赤道投掷角附近的电子,而等离子体层以外的磁声波散射电子的投掷角范围更宽(50°~90°).等离子体层以内的磁声波可以有效地将90°赤道投掷角附近的电子散射到较低的投掷角上,而等离子体层以外的磁声波可能导致电子蝴蝶状投掷角分布的产生.本文的研究成果提升了对磁声波与辐射带电子的弹跳共振相互作用机制的理解. 展开更多
关键词 磁声波 波粒相互作用 弹跳共振 辐射带电子 等离子体层
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基于一维残差卷积神经网络的Pi2脉动识别模型 被引量:1
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作者 张怡悦 邹自明 方少峰 《空间科学学报》 北大核心 2025年第1期66-81,共16页
Pi2脉动是一种不规则的超低频波(Ultra-Low Frequency,ULF),是磁层与电离层耦合的重要瞬态响应,其发生与亚暴爆发有密切的关系.Pi2脉动作为地球磁层中的一种扰动现象,其发生信号隐藏在地磁场分量观测数据中.面对持续增长的观测数据量,... Pi2脉动是一种不规则的超低频波(Ultra-Low Frequency,ULF),是磁层与电离层耦合的重要瞬态响应,其发生与亚暴爆发有密切的关系.Pi2脉动作为地球磁层中的一种扰动现象,其发生信号隐藏在地磁场分量观测数据中.面对持续增长的观测数据量,如何有效地判断某段地磁场分量观测数据中是否有Pi2脉动发生,是构建Pi2脉动识别模型的关键.利用子午工程磁通门磁力仪观测的地磁场分量数据,基于一维残差卷积神经网络(One-Dimensional Residual Convolutional Neural Network,1D-ResCNN),构建了一个端到端的Pi2脉动识别模型,用于判别某段地磁场分量观测数据中是否有Pi2脉动发生.实验结果表明,该模型与现有公开发表的Pi2脉动机器学习识别模型相比,具有更高的识别准确率和更低的虚报率、漏报率. 展开更多
关键词 Pi2脉动 Pi2脉动识别模型 一维残差卷积神经网络
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基于数据融合及GA-BP算法的GEO高能电子通量预测
10
作者 陈建飞 方美华 +2 位作者 吴康 宋定一 王彪 《中国空间科学技术(中英文)》 北大核心 2025年第2期124-132,共9页
为了提高GEO大于2 MeV电子通量提前一天的预测效率,采用基于模拟退火算法和最小二乘拟合的数据融合算法处理GOES系列卫星电子通量数据,以融合后的数据为基础建立遗传算法优化BP神经网络(GA-BP)模型。模型输入参数包括太阳风速度、地磁指... 为了提高GEO大于2 MeV电子通量提前一天的预测效率,采用基于模拟退火算法和最小二乘拟合的数据融合算法处理GOES系列卫星电子通量数据,以融合后的数据为基础建立遗传算法优化BP神经网络(GA-BP)模型。模型输入参数包括太阳风速度、地磁指数(包括SYM/H、Ap、AU、AE、Dst)、大于0.6 MeV电子积分通量和大于2 MeV电子积分历史通量,各参数的时间分辨率均为日均值;同时以1999-2007年的数据为训练集,使用数据融合后的GA-BP模型预测2008-2010年的电子积分通量,将预测结果与其他经典模型的预测结果进行比较。结果表明:采用模拟退火算法将位于75°W区域的卫星数据投影到135°W区域,数据误差变小,融合效果更好;大于2 MeV电子通量提前1天预测效率为0.863,最高预测效率可达0.931,优于以往很多模型的预测精度。 展开更多
关键词 GEO卫星 GA-BP算法 模拟退火算法 数据融合 高能电子通量预测 深层充电
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2018年9月11日超强亚暴演化过程研究
11
作者 赵政 马永辉 《地球物理学报》 北大核心 2025年第7期2457-2468,共12页
本文利用卫星和地面台站的观测数据,研究了发生在2018年9月11日的超强亚暴(SME_(max)=2070 nT)事件的能量输入和磁尾演化特征.主要观测特征如下:地面极光观测表明此次超强亚暴的触发时间是06:41 UT;在超强亚暴触发前2~3天,太阳爆发了多... 本文利用卫星和地面台站的观测数据,研究了发生在2018年9月11日的超强亚暴(SME_(max)=2070 nT)事件的能量输入和磁尾演化特征.主要观测特征如下:地面极光观测表明此次超强亚暴的触发时间是06:41 UT;在超强亚暴触发前2~3天,太阳爆发了多次日冕物质抛射事件;在超强亚暴被触发之前,中磁尾的Geotail卫星观测到了明显尾向高速流事件;演化期间,南向行星际磁场的持续时间达到了280 min,同时,位于磁尾的MMS 1卫星和Geotail卫星也观测到了多次高速流事件.通过对观测数据的时序分析,我们发现日冕物质抛射很可能是此次超强亚暴触发的重要动因.在超强亚暴触发之前,磁尾发生的磁场重联,很可能是造成膨胀相触发的直接原因.超强亚暴演化期间,持续南向的行星际磁场以及太阳风对磁层的多次压缩,为本次超强亚暴演化产生了重要作用.这表明在超强亚暴触发之后,磁层中的能量释放期间也伴随着能量储存过程,这种存储-释放的同步过程使得磁层处于高度动态变化之中,很可能是造成超强亚暴持续时间很长的一个重要原因.在此次超强亚暴事件期间,磁尾发生的多次磁场重联过程是磁能释放的主要方式,说明磁能是分多次释放的. 展开更多
关键词 超强亚暴 磁层压缩 高速流 磁场重联 磁能释放
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基于极限学习机的地磁模型误差预测方法
12
作者 郭红阳 张涛 +2 位作者 韩鹏 陈晨 赵治华 《空间科学学报》 北大核心 2025年第5期1211-1219,共9页
高精度地磁场模型是近地卫星自主导航的重要基础,但地磁模型因观测误差、球谐系数截断误差及更新缓慢等原因制约了导航精度的提高.为了解决这个问题,基于正则化极限学习机提出一种地磁模型误差预测方法,采用减法均值器对正则化系数C进... 高精度地磁场模型是近地卫星自主导航的重要基础,但地磁模型因观测误差、球谐系数截断误差及更新缓慢等原因制约了导航精度的提高.为了解决这个问题,基于正则化极限学习机提出一种地磁模型误差预测方法,采用减法均值器对正则化系数C进行最优估计,减少了参数调试中的主观性和随机性,提高了学习的效率和预测的精度,另外该方法可以有效提高地磁观测序列中存在异常值时误差估计精度;与滤波算法进行融合,提出一种模型误差补偿的地磁导航方法,并利用在轨卫星真实的地磁测量数据进行了仿真验证.结果表明,所提出方法的预测精度优于常用的几种神经网络预测方法,导航精度达到了1.26 km,表明所提出的误差预测模型可以有效地改善地磁导航性能. 展开更多
关键词 极限学习机 正则化 减法均值器 地磁滤波
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基于LSTM神经网络的Dst指数预报方法
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作者 李绍文 牛俊 +2 位作者 梅冰 姚俐竹 李炎斌 《空间科学学报》 北大核心 2025年第3期641-652,共12页
Dst指数是当前使用较广泛的用于反映磁暴过程的小时地磁指数,对Dst指数的预报是现代空间天气学主要研究内容之一.基于LSTM神经网络方法,利用2008-2022年的太阳风参数和Dst指数建立Dst指数预报模型,分别为使用全时域数据建模的LSTM模型... Dst指数是当前使用较广泛的用于反映磁暴过程的小时地磁指数,对Dst指数的预报是现代空间天气学主要研究内容之一.基于LSTM神经网络方法,利用2008-2022年的太阳风参数和Dst指数建立Dst指数预报模型,分别为使用全时域数据建模的LSTM模型和仅使用磁暴期间数据建模的Storm模型.使用LSTM模型对2001-2002年间的Dst指数进行滚动预报,预报结果显示该模型对提前1~6 h的Dst指数预报相关系数达到0.94以上,均方根误差在11 nT以内. Storm模型能够较好地解决LSTM模型在磁暴(尤其是强磁暴, Dst<–100 nT)主相期间预报误差较大的问题,对2001-2002年期间的23次强磁暴事件预报结果表明, Storm模型对磁暴期间提前6 h的预报结果相关系数较LSTM模型由0.902提升至0.948.综合两个预报模型组成的LSTMStorm模型对Dst指数的预报结果相关系数在0.95以上,均方根误差在9 nT以内,相比单LSTM模型的预报精度有显著提升. 展开更多
关键词 Dst指数预报 LSTM神经网络 预报模型 LSTM-Storm模型
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太阳高能粒子在行星际背景太阳风大尺度结构中的传播模拟进展
14
作者 沈芳 连婉怡 陶新祎 《空间科学学报》 北大核心 2025年第5期1163-1187,共25页
太阳高能粒子事件(SEP)由太阳耀斑或日冕物质抛射(CME)驱动,能够短时间内产生几keV至几GeV能量的粒子,其传播特性受太阳风大尺度结构显著影响,威胁航天活动,是空间天气预报的重点.本文分析采用多种背景太阳风模型结合聚焦传输方程对太... 太阳高能粒子事件(SEP)由太阳耀斑或日冕物质抛射(CME)驱动,能够短时间内产生几keV至几GeV能量的粒子,其传播特性受太阳风大尺度结构显著影响,威胁航天活动,是空间天气预报的重点.本文分析采用多种背景太阳风模型结合聚焦传输方程对太阳高能粒子事件的模拟,进行细致的参数化研究,并结合观测数据模拟多个流相互作用区(SIR)相关的SEP事件.研究发现,磁聚焦效应是粒子通量增强的主要原因,快太阳风下绝热冷却效应主导通量衰减阶段演化.太阳风参数影响共转相互作用区(CIR)的宽度,导致粒子传播时空分布差异,引入垂直扩散可解释多卫星观测的通量剖面差异.研究构建了大尺度太阳风调制SEP传播的理论框架,未来需融合观测数据强化CME驱动激波模拟,以提升粒子传输预测精度. 展开更多
关键词 太阳高能粒子 三维磁流体力学模型 共转相互作用区 垂直扩散
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FY-3E卫星高能粒子探测器监测结果
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作者 王春琴 沈国红 +4 位作者 常峥 黄聪 张珅毅 侯东辉 孙莹 《空间科学学报》 北大核心 2025年第5期1342-1357,共16页
FY-3E卫星高能粒子探测器开展轨道空间高能电子和高能质子监测,可获取卫星本体三个方向(-z朝天向、-x飞行反方向和+y垂直轨道面方向)0.15~5.7 MeV的高能电子和3~300 MeV的高能质子数据.通过分析高能粒子探测器2021年7月至2024年5月高能... FY-3E卫星高能粒子探测器开展轨道空间高能电子和高能质子监测,可获取卫星本体三个方向(-z朝天向、-x飞行反方向和+y垂直轨道面方向)0.15~5.7 MeV的高能电子和3~300 MeV的高能质子数据.通过分析高能粒子探测器2021年7月至2024年5月高能质子、高能电子探测数据,得到卫星本体三个方向高能质子和高能电子空间分布区域及长时间演化结果.研究表明,能量越低,分布范围越大,结构越复杂,其中较低能量的电子在南北高纬度上呈现出多条带结构;电子通量强度+y方向的最高,动态变化最为显著,-z方向反之.质子则在三个方向上的差异相对较小;2024年5月的极强地磁暴显著影响到电子和质子的空间分布和通量强度.数据结果表明,FY-3E高能粒子探测器能够对卫星轨道空间高能粒子动态做出灵敏响应,探测数据不仅可以支持开展轨道环境评估、航天器辐射防护设计以及星上设备安全布局等,还有助于辐射带的动态及极端事件研究的深入开展. 展开更多
关键词 FY-3E卫星 高能质子 高能电子 地球辐射带
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基于双层聚类信息的极光亚暴自动检测
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作者 王平 韩冰 +4 位作者 李洁 胡泽骏 尚军亮 葛道辉 袁玉卓 《极地研究》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期52-69,共18页
极光亚暴与太阳风和地球磁场的耦合过程有着紧密的联系,对其发生和发展机制的研究,有助于深入地分析行星际磁场、地球磁层和地球电离层的相互作用,了解太阳风携带的大量能量在地球空间的输运过程,对地球空间环境预警具有重要的意义。Po... 极光亚暴与太阳风和地球磁场的耦合过程有着紧密的联系,对其发生和发展机制的研究,有助于深入地分析行星际磁场、地球磁层和地球电离层的相互作用,了解太阳风携带的大量能量在地球空间的输运过程,对地球空间环境预警具有重要的意义。Polar卫星搭载的紫外极光图像成像仪能够全天候地获取紫外极光图像,在紫外极光图像中可以完整地展示出极区极光的亮度和尺度变化,尤其是可以清晰地展示出亚暴膨胀相的极光点亮和亮斑膨胀现象。现有的极光亚暴事件检测方法通常需要人工设计特征和相关规则库,耗时耗力。本文利用紫外极光图像提出了基于双层聚类信息的亚暴事件检测方法,实现了紫外极光图像数据中的亚暴事件自动检测。同时,针对极光亚暴事件检测依赖手工设计特征,设计了子空间聚类指导的三维卷积特征自动提取网络;针对极光图像帧间存在成像角度差异,利用地磁纬度和磁地方时信息对极光序列中图像的空间位置进行校正;针对卫星成像位置变化导致的成像噪声,利用极光图像级聚类保留极光亮斑区域和剔除未成像或噪声区域。主观和客观实验结果表明,本算法提升了亚暴事件检测的查全率。 展开更多
关键词 极光亚暴 双层聚类信息 三维卷积网络 自动检测
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基于SRAM在轨监测的单粒子翻转事件特征与空间环境响应关系研究
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作者 徐小恒 马英起 +3 位作者 张龙龙 王杰义 林刘亮 杨丹丹 《强激光与粒子束》 北大核心 2025年第10期64-72,共9页
空间辐射环境对航天电子器件的可靠性影响显著,其中单粒子翻转(Single Event Upset,SEU)是最具代表性的瞬态辐射效应之一。基于在轨静态随机存取存储器(SRAM)SEU监测数据,系统分析了SEU与空间环境参数的相关性。结果表明,97.5%的SEU事... 空间辐射环境对航天电子器件的可靠性影响显著,其中单粒子翻转(Single Event Upset,SEU)是最具代表性的瞬态辐射效应之一。基于在轨静态随机存取存储器(SRAM)SEU监测数据,系统分析了SEU与空间环境参数的相关性。结果表明,97.5%的SEU事件集中发生在南大西洋异常区(SAA),并在磁壳层L≈1.24~1.25处出现峰值,其空间分布与≥10 MeV质子通量增强区高度一致。≥10 MeV质子通量与在轨软错误率(SER)呈显著幂律正相关(R≈0.73),表明高能质子是驱动SEU的主要因素。基于地面质子辐照试验截面和在轨能谱估算的理论SER与观测值在1个数量级内一致,但整体偏低,需扩展能谱范围以提高预测精度。在轨期间经历的3次小型太阳质子事件均未触发SEU,而地磁暴期间Dst指数下降伴随SER显著降低,表明地磁暴引发SAA区域质子通量衰减使得SEU发生频率降低。研究结果揭示了在轨SRAM器件SEU的空间分布规律及其驱动机理,为辐射效应建模、抗辐射设计和任务可靠性评估提供参考。 展开更多
关键词 空间辐射环境 南大西洋异常区 辐射环境效应 单粒子翻转 在轨错误率
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载人空间站轨道高能粒子地磁截止刚度变化规律研究
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作者 钟秋珍 陈雪晴 +4 位作者 陈东 程永宏 李志涛 刘四清 师立勤 《载人航天》 北大核心 2025年第3期320-326,共7页
太阳质子事件是影响空间站和航天员辐射安全的重要环境因素之一,为保障空间站的安全运行和航天员出舱任务规划,开展对太阳能量粒子在地球空间的地磁传输研究。利用反向追迹法和衰减系数计算了不同地磁扰动情况下,400 km载人空间站轨道... 太阳质子事件是影响空间站和航天员辐射安全的重要环境因素之一,为保障空间站的安全运行和航天员出舱任务规划,开展对太阳能量粒子在地球空间的地磁传输研究。利用反向追迹法和衰减系数计算了不同地磁扰动情况下,400 km载人空间站轨道上的地磁截止刚度和质子截止能量。计算结果表明:地磁扰动情况下的截止刚度大多小于地磁平静时的截止刚度;磁暴期间,全球截止刚度等值线向低纬度移动,中低纬度地区的截止刚度变化不大,中高纬度地区变化剧烈;超强磁暴期间,大约200 MeV以上的高能质子能够到达中国空间站轨道,轨道上太阳高能粒子通量增加,甚至有可能超过辐射带南大西洋异常区(SAA)的通量。 展开更多
关键词 高能粒子 地磁扰动 空间站轨道 地磁截止刚度
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F_(10.7)指数与Ap指数短期预报检验 被引量:1
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作者 陈安芹 李沐 +3 位作者 郭建广 刘丹丹 唐伟 赵海娟 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期425-436,共12页
国家空间天气监测预警中心(NCSW)从2004年7月1日开始对用户提供空间天气预报服务,其中包括未来24 h,48 h和72 h的F_(10.7)指数和Ap指数预报.本文对2005-2022年NCSW的F_(10.7)指数和Ap指数的预报结果进行了检验.通过检验发现,NCSW预报的... 国家空间天气监测预警中心(NCSW)从2004年7月1日开始对用户提供空间天气预报服务,其中包括未来24 h,48 h和72 h的F_(10.7)指数和Ap指数预报.本文对2005-2022年NCSW的F_(10.7)指数和Ap指数的预报结果进行了检验.通过检验发现,NCSW预报的未来24 h,48 h和72 h的F_(10.7)指数平均比实测值偏小;未来24 h的Ap指数平均比实测值偏大,未来48 h和72 h的Ap指数平均比实测值偏小.太阳活动水平越高,F_(10.7)指数的预报误差越大;但是Ap指数预报误差最大值反而出现在太阳活动下降段.此外,通过与跟报模型、14天回归模型、14天回归修正模型、27天回归模型和27天回归修正模型等简单的统计预报模型对比发现,NCSW的预报性能整体优于简单的统计预报模型.对于F_(10.7)指数,NCSW的预报性能略好于跟报模型,明显好于4个回归模型,但是当太阳活动水平较高时,跟报模型未来72 h的F_(10.7)指数预报性能优于NCSW;对于Ap指数,多数情况下,NCSW的预报性能明显优于统计预报模型,但是地磁扰动剧烈时,27天回归模型预报的Ap指数反而比NCSW的预报更准确. 展开更多
关键词 空间天气 预报检验 F_(10.7)指数 AP指数
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极低频数据中的Pc1地磁脉动自动识别
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作者 王锋 袁静 +6 位作者 韩冰 罗浩 刘庆杰 丰继林 刘海军 韩莹 汤吉 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期3655-3669,共15页
极低频电磁台网成功观测到大量的Pc1地磁脉动事件,研究极低频Pc1地磁脉动的自动识别方法对于全面分析地球空间电磁物理环境具有重要意义.本文采用了YOLOv8目标检测网络、ResNet残差网络和定向特征增强技术,提出了一种基于计算机视觉的Pc... 极低频电磁台网成功观测到大量的Pc1地磁脉动事件,研究极低频Pc1地磁脉动的自动识别方法对于全面分析地球空间电磁物理环境具有重要意义.本文采用了YOLOv8目标检测网络、ResNet残差网络和定向特征增强技术,提出了一种基于计算机视觉的Pc1地磁脉动自动识别模型(Automatic Detection Model for Pc1 Geomagnetic Pulsation,简称ADM-Pc1).以大连台站和丽江台站的极低频观测数据为例,利用2015—2016年的数据作为训练集进行模型的监督学习,并使用2017—2022年的数据作为测试集对模型性能进行评估.实验结果显示,ADM-Pc1模型的F1-Score值达到了95%,错分率仅为0.9%,虚警率仅为5.8%,漏检率仅为9%,处理1天数据平均耗时是2.72 s,显著优于现有的最优识别模型.这表明,ADM-Pc1模型在识别效果和计算速度方面均能更好地满足实际工程需求. 展开更多
关键词 Pc1地磁脉动 计算机视觉 自动识别 极低频电磁台网
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