[發(fā)明專(zhuān)利]太陽(yáng)活動(dòng)經(jīng)度帶預(yù)報(bào)方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810180455.0
• 申請(qǐng)日: 2008-11-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101430388A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張麗云;王華寧;杜占樂(lè);賀晗
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)
• 主分類(lèi)號(hào): G01W1/10
• 分類(lèi)號(hào): G01W1/10
• 代理公司: 北京匯澤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 趙 軍;張 瑾

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽(yáng)物理和空間天氣預(yù)報(bào)領(lǐng)域，尤其涉及太陽(yáng)活動(dòng)預(yù)報(bào)。

背景技術(shù)

太陽(yáng)活動(dòng)預(yù)報(bào)是太陽(yáng)物理和空間天氣預(yù)報(bào)的主要研究領(lǐng)域之一，研究歷史悠久。太陽(yáng)活動(dòng)預(yù)報(bào)根據(jù)預(yù)報(bào)的提前時(shí)間長(zhǎng)度可分為長(zhǎng)期、中期和短期預(yù)報(bào)等三類(lèi)。在相鄰的兩類(lèi)之間沒(méi)有公認(rèn)的嚴(yán)格界限。一般認(rèn)為，長(zhǎng)期預(yù)報(bào)是指提前量為一年或幾年以上至幾十年或更長(zhǎng)時(shí)間的預(yù)報(bào)，中期預(yù)報(bào)是指提前量為半個(gè)或一個(gè)太陽(yáng)自轉(zhuǎn)周以上至幾個(gè)月的預(yù)報(bào)，短期預(yù)報(bào)是指提前量為幾十分鐘至幾天的預(yù)報(bào)。太陽(yáng)活動(dòng)預(yù)報(bào)的這三種分類(lèi)主要依據(jù)是太陽(yáng)上各種活動(dòng)過(guò)程的時(shí)間尺度，預(yù)報(bào)技術(shù)方法的差別以及預(yù)報(bào)使用者的要求。長(zhǎng)期預(yù)報(bào)的預(yù)報(bào)內(nèi)容以太陽(yáng)黑子相對(duì)數(shù)極大值及其時(shí)間為主，中期預(yù)報(bào)主要包括太陽(yáng)耀斑、質(zhì)子事件、黑子相對(duì)數(shù)、太陽(yáng)10cm射電流量、太陽(yáng)總體活動(dòng)水平等多項(xiàng)內(nèi)容，短期預(yù)報(bào)內(nèi)容主要包括太陽(yáng)耀斑、質(zhì)子事件、太陽(yáng)10cm射電流量等。太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)無(wú)線電通訊、宇宙空間環(huán)境、氣象、水文、地震等都有影響。因此，預(yù)報(bào)太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)于宇宙航行、空間研究、國(guó)防、國(guó)民經(jīng)濟(jì)等各個(gè)方面都具有極其重要的意義。

太陽(yáng)活動(dòng)經(jīng)度帶是指太陽(yáng)活動(dòng)發(fā)生相對(duì)頻繁的經(jīng)度區(qū)域。太陽(yáng)活動(dòng)經(jīng)度帶研究始于20世紀(jì)60年代。研究發(fā)現(xiàn)了一些太陽(yáng)活動(dòng)經(jīng)度帶的存在現(xiàn)象。由于太陽(yáng)表面較差自轉(zhuǎn)對(duì)太陽(yáng)活動(dòng)經(jīng)度帶的影響，使得這些經(jīng)度帶在不同時(shí)間出現(xiàn)的位置不同。因此，雖然早在19世紀(jì)末人們就發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)活動(dòng)經(jīng)度帶的存在證據(jù)，但是這些經(jīng)度帶的具體位置不是完全一致。早在20世紀(jì)70年代北京天文臺(tái)在對(duì)太陽(yáng)活動(dòng)進(jìn)行預(yù)報(bào)時(shí)就開(kāi)始考慮了太陽(yáng)活動(dòng)經(jīng)度帶的一些特征。但是由于觀測(cè)資料的不連續(xù)，此時(shí)考慮的只是太陽(yáng)活動(dòng)經(jīng)度帶的一些短期特征，即太陽(yáng)活動(dòng)經(jīng)度帶在未來(lái)一到三天(最多半月)時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。并且此時(shí)考慮太陽(yáng)活動(dòng)經(jīng)度帶的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)也是為其他預(yù)報(bào)內(nèi)容(如耀斑、質(zhì)子事件等)服務(wù)的，并沒(méi)有建立一種可操作的太陽(yáng)活動(dòng)經(jīng)度帶預(yù)報(bào)模型，只是預(yù)報(bào)員根據(jù)太陽(yáng)活動(dòng)經(jīng)度帶的以往記錄來(lái)判斷其運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，很少甚至沒(méi)有數(shù)據(jù)計(jì)算，因此有很大的主觀性，不同預(yù)報(bào)員的判斷結(jié)果會(huì)有所不同。

近幾年人們發(fā)現(xiàn)：如果消除了太陽(yáng)表面較差自轉(zhuǎn)的影響，太陽(yáng)黑子出現(xiàn)的位置長(zhǎng)期(120年)穩(wěn)定，在南北半球上均存在兩個(gè)相距約180度的太陽(yáng)黑子經(jīng)度帶；太陽(yáng)X射線耀斑的經(jīng)度爆發(fā)位置也長(zhǎng)期(最近三個(gè)太陽(yáng)活動(dòng)周)穩(wěn)定，在南北半球上也同樣存在兩個(gè)相距約180度的耀斑經(jīng)度帶。因此，利用這些規(guī)律人們能夠建立一種方法，對(duì)太陽(yáng)活動(dòng)經(jīng)度帶進(jìn)行預(yù)報(bào)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于根據(jù)太陽(yáng)活動(dòng)長(zhǎng)期統(tǒng)計(jì)規(guī)律建立一種可操作的太陽(yáng)活動(dòng)經(jīng)度帶預(yù)報(bào)方法，該方法不僅豐富了太陽(yáng)活動(dòng)中長(zhǎng)期預(yù)報(bào)的內(nèi)容，也為短期預(yù)報(bào)提供一定的參考價(jià)值。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

A、選取觀測(cè)數(shù)據(jù)。首選太陽(yáng)X射線耀斑數(shù)據(jù)；在太陽(yáng)活動(dòng)極小期間，沒(méi)有太陽(yáng)耀斑時(shí)就用太陽(yáng)黑子數(shù)據(jù)；

B、根據(jù)步驟A選取的觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算出太陽(yáng)自轉(zhuǎn)的相關(guān)參數(shù)和太陽(yáng)活動(dòng)經(jīng)度帶的起始位置(卡林頓坐標(biāo))，并在此基礎(chǔ)上計(jì)算出太陽(yáng)活動(dòng)經(jīng)度帶的當(dāng)前位置(卡林頓坐標(biāo))。由于太陽(yáng)南北半球的轉(zhuǎn)動(dòng)情況不完全相同，所以在確定太陽(yáng)自轉(zhuǎn)的相關(guān)參數(shù)和經(jīng)度帶初始位置時(shí)對(duì)南北半球分別操作；

C、根據(jù)步驟B計(jì)算出的太陽(yáng)自轉(zhuǎn)的相關(guān)參數(shù)、太陽(yáng)活動(dòng)經(jīng)度帶的起始位置和當(dāng)前位置計(jì)算出(預(yù)報(bào))一定時(shí)間內(nèi)的太陽(yáng)活動(dòng)經(jīng)度帶中心位置(卡林頓坐標(biāo))；

D、將步驟C預(yù)報(bào)的太陽(yáng)活動(dòng)經(jīng)度帶中心位置的卡林頓坐標(biāo)換算成日面坐標(biāo)，預(yù)報(bào)太陽(yáng)活動(dòng)經(jīng)度帶的日面位置。

說(shuō)明：本預(yù)報(bào)方法所用到的時(shí)間是世界時(shí)(UT)。

下面分別介紹步驟B中確定太陽(yáng)自轉(zhuǎn)參數(shù)和太陽(yáng)活動(dòng)經(jīng)度帶初始位置的原理和具體實(shí)現(xiàn)方法。

步驟B的實(shí)現(xiàn)原理：太陽(yáng)表面較差自轉(zhuǎn)規(guī)律可以簡(jiǎn)單表示為(①)，其中，Ω₀(度/天)為太陽(yáng)赤道自轉(zhuǎn)角速度，B(度/天)為緯向較差修正常數(shù)，這兩個(gè)參數(shù)是太陽(yáng)自轉(zhuǎn)參數(shù)，(度)是緯度，Ω(度/天)是太陽(yáng)上緯度處的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度。

根據(jù)耀斑級(jí)別加權(quán)法計(jì)算出第i個(gè)卡林頓自轉(zhuǎn)周(會(huì)合周期，27.2753天)內(nèi)的太陽(yáng)耀斑平均緯度(i表示卡林頓自轉(zhuǎn)周序號(hào))，則該自轉(zhuǎn)周內(nèi)太陽(yáng)上處的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度Ω_i可以表示為(②)。