空间天气预报是什么?有哪些预报方法?近地空间变化是否存在某种规律?太阳活动对地球有哪些影响?由物理学院主办的夏期学期“天体物理前沿系列讲座”之一由国家天文台的首席研究员王华老师作有关“空间天气预报”的报告。
王老师从空间天气预报研究的观测、物理研究、模式开发出发,重点讲述了空间天气预报的类别、方法和物理基础等方面。空间天气预报从日地空间物理过程分类,可以分为太阳和行星际类、磁层类、电离层类和中性大气层类;从时效来分类,可以分为警报、现报、预报和事后分析。王老师通过生动的影象演示讲解了黑子的精细结构、磁场及其本影区的复杂运动,和太阳耀斑、日冕物质抛射、太阳风、极光等物理现象。目前我们的空间天气预报水平在很大程度上还不能满足需求。
空间天气预报的方法主要有经验预报和物理预报两大类。经验预报不需要深究其中的物理背景,具有很好的实用性。物理预报是研究人员长期奋斗的目标,然而迄今为止,国内外还没有可以独立运用于空间天气预报的物理模型。同时王老师指出近地空间环境变化是有规律的。利用这个变化规律就可以预测未来某时段的近地空间环境的变化。
王老师在讲座中也提到了太阳活动对地球的影响,包括对地球气候的影响、对地球电离层的影响、对地球磁场的影响和对航天活动的影响等。例如:大耀斑出现时射出的高能量质子,对航天活动有极大的破坏性。高能质子达到地球附近时,特别是容易到达无辐射带保护的极区,会影响极区飞行;如遇卫星则对卫星上的仪器设备有破坏作用;太阳能电地在高能质子的轰击下,性能会严重衰退以至不能工作;如遇在飞船外工作的宇航员将危及生命。
由以上种种影响可以看出,对太阳活动的预报有很大的必要。王老师指出,现在包括我国在内的许多国家,都已开展这方面的工作。通过预报可使有关部门,如:通信部门、航天部门等,及时采取措施减少太阳活动对这些部门工作的影响,也为准确地进行天气、气候、水文、地震等预报提供资料。
讲座结束后,同学们踊跃提问,王老师耐心解答大家提出的问题,气氛活跃。此次报告学到的知识重要而且实用,是不可或缺的一次报告。
王华宁,中国科学院国家天文台太阳活动预报团组首席研究员,自1990年以来长期从事太阳磁场研究工作,主持中科院基金、国家自然科学基金、973等研究项目10项。主要涉及的研究方向有:太阳磁场测量中的横向磁场方位角180度不确定性问题;太阳磁场的非势特征和分形特征;太阳磁场的拓扑结构分析;太阳磁场三维结构的重建;太阳活动区日冕加热;太阳活动预报。1993年以来发表研究论文60余篇。2002年获得成中杰奖,2005年太阳活动预报团组作为空间环境保障服务任务主要参加单位获得军队科技进步一等奖。
随机方法是利用概率论来进行组合研究的方法,当今很多研究人员成功的将其应用到复杂网络、图论经典问题中并取得了很好的理论结果,代表性的著作有图论学界泰斗Bollobas著的《随机图》一书。为了更好地了解和应用随机方法,郁教授系统的介绍随机方法的基本内容,阐述了随机方法给组合以及图论发展带来的崭新契机,其清晰的讲课思路和深厚的知识功底给听课的师生留下了深刻的印象。