地磁暴

摘要： 由于受地磁暴影响,SpaceX公司于2月3日发射的49颗星链卫星损失多达40颗。这些卫星本应发射到近地轨道,然后再通过其机载电力推进器提升轨道。但由于地磁暴使得大气层变暖,大气密度增加,导致大气阻力较发射前增加了50%,进而阻止了卫星离开安全模式来进行轨道提升操作,因此致使其中80%的卫星重返大气层并烧毁。

摘要： 基于TIMEGCM模型,研究了2005年9月10日中纬度地磁暴期间热层(100~650 km)水平风场变化对垂直风的影响。通过连续性方程诊断分析了暴时引起垂直风场变化的机制,结果表明:250 km以上的垂直风场取决于水平风场的变化,而250 km以下的垂直风场由较高高度的垂直风拉动;在地磁暴初相开始时,经向风场相比纬向风场对暴时250 km以上的垂直风场影响更为显著,随着地磁扰动增强,纬向风场对垂直风场变化的贡献更大;温度场对地磁暴的响应遵循同样规律,扰动开始时,温度沿经线传播更快,经向风变化更大,扰动增强后,温度沿纬线传播更快,纬向风变化更大。

摘要： 2月21日,太空探索技术公司使用猎鹰9-1.2型火箭在卡纳维拉尔角太空军基地进行了“星链”低轨宽带星座的第37次专项组网发射,46颗“星链”v1.5型卫星被送入高度337x325千米、倾角53.2度的近圆形轨道。本次发射吸取了2月3日发射的“星链”卫星因初始轨道太低而受到地磁暴严重影响、近40颗卫星损毁的教训,考虑到太阳正进入其11年活动周期中较活跃的阶段,有可能还会有更多空间天气问题出现,卫星特意提升了初始入轨点。发射成功后,太空探索技术公司得到了第二枚使用11次的火箭。

摘要： 鉴于近年来地磁暴侵害中低纬度地区电网事件的增加及强地磁暴引起的魁北克大停电事故,分析地磁暴对电力系统稳定运行的影响十分必要。受各种因素的约束,电力系统往往运行在极限稳定状态,地磁暴感应电流(GIC)会引起变压器无功损耗(以下简称为GIC-Q)增加,具有全网群发性和波动性的GIC-Q是否会增大系统失稳风险以及直流系统的加入是否会对电网抗磁暴能力产生影响尚未得到研究。从电力系统稳定的角度出发,研究长时间尺度下变电站GICQ的概率分布规律,结合GIC标准算例,在系统原有负荷的基础上将GIC-Q作为一种无功负荷,分析地磁暴对交流系统及交直流混联系统概率稳定性的影响。

摘要： 2022年2月8日,美国太空探索技术公司(SpaceX)发布声明称,2月3日发射的一个批次49颗“星链”(Starlink)卫星,有多达40颗因受地磁暴影响可能已经或将要在大气层坠毁。该消息马上在社会上引起热议,也引起了相关专业人员的关注和疑虑:一个普通的小地磁暴真能一下摧毁美国40颗卫星吗?就此,我们利用国内子午工程等空间环境监测数据和相关模型,分析了发射前后的空间天气变化,以及“星链”卫星轨道上的空间环境状况,评估了空间环境的影响。

摘要： 磁暴是重要空间天气灾害性事件,能够影响卫星的安全在轨运行和地面电网系统等。目前,对于太阳风–磁层相互作用的研究多集中在分析相关系数的线性关系,而基于信息论的转移熵可以提供强大的无模型有向统计量,可用来分析传统相关性分析和模型假设检测不到的非线性关系。本文利用转移熵的方法,研究了磁暴期间的太阳风驱动参数。利用第23和24太阳活动周的小时精度数据进行长时间尺度分析,发现太阳风向地磁的信息传递呈双峰分布,表现出与太阳活动水平的一致性。利用2010-2018年93个地磁暴期间的分钟精度数据进行短时间尺度分析,结果表明:行星际电场(E)和行星际磁场南向分量(B_(z))对地磁指数Sym-H在时间延迟为60 min时信息传递较强,而太阳风速度v_(sw)、温度T_(sw)、数密度D_(sw)、磁场B和动压P_(sw)对Sym-H指数的信息传递较弱。上述研究结果能够为太阳风-磁层相互作用的建模提供参数选择及确定预测范围的依据。

摘要： 使用IGS提供的全球电离层地图对2018-08-26地磁暴期间TEC变化进行分析,利用滑动四分位距法提取全球TEC扰动特征,并初步探讨此次磁暴引起的电离层扰动响应机制。结果表明:1)磁暴主相期间,除北极地区外电离层TEC主要表现为正相扰动;在恢复相期间,电离层TEC在北半球呈现长期负扰,而在南半球则相反。2)磁暴期间全球电离层TEC扰动与热层成分O/N_(2)变化有关。星际磁场南向期间,东向快速穿透电场对全球日间电离层TEC正扰具有很大影响,高能粒子的沉降作用可能是高纬和极区TEC发生正扰的原因;夏冬季节环流会促进电离层在磁暴恢复相阶段的南北不对称响应。

摘要： 随着中国特高压输电线路的建设,中国电网建设遭受地磁感应电流(geomagnetically induced current,GIC)影响的风险将大大增加。基于大地电阻模型利用有限元计算地磁扰动感应地电场(geomagnetic disturbance,GMD)地电场的方法,建模复杂,利用有限元法计算感应地电场成本过高。地磁测深数据得到的视电阻率综合反映了大地的电性结构,现提出基于视电阻数据及地磁台实测数据直接计算GMD地磁感应地电场的方法。仿真实验表明,该方法可以极大缩短计算时间,减小计算成本,对中国电网应对地磁暴侵害提供了有效算法。计算结果表明地磁暴对各地地电场的影响不均匀,与当地的地质电性结构有很大的关系,同时南北走向的电网将产生更大的GIC,更易受到地磁暴的侵害,应作为主要的关注对象。

摘要： 为研究地磁暴产生的地磁感应电流(GIC)对变压器励磁特性的影响,以中国安徽地区的蒙城观测台所测得地磁波动数据和皖南地区大地土壤电阻率参数为基础,建立该地区交流网架模型,基于平面波法计算得到地磁暴期间地磁场和地磁感应电流(GIC)分布,并通过变压器UMEC模型,分析GIC对所分析地区变压器励磁特性的影响,利用CDEGS实现地磁场、电力系统网架与GIC侵害变压器的联合仿真,进一步确定地磁暴期间GIC计算与风险评估.结果表明:受强太阳风暴的影响,地磁暴对所分析地区交流电网造成强烈冲击影响,其电网中所感应到的GIC要比直流输电的影响大得多,同时造成变压器励磁电流的峰值增大.文中所提方法能够为电力系统中GIC的计算与其对变压器偏磁特性的影响提供参考.

摘要： 极端地磁活动会对电力系统的正常运行造成影响,研究地磁场量的极值水平可以为量化电网中的GIC受地磁暴影响程度提供理论支撑.选取兰州地磁台的观测数据为典型算例,利用基于广义帕累托分布(GPD)的超阈值模型(POT)对磁暴期间地磁场的水平分量及其分钟变化率进行拟合,并结合概率图(P-P图)和分位数图(Q-Q图)分析模型检验结果.利用轮廓似然估计方法得到50 a,100 a和200 a 一遇的地磁场水平分量及其分钟变化率的重现水平,并对重现水平及其95％置信区间随着重现期增长的变化趋势进行讨论.通过对中纬度地区的5个地磁台重现值结果的综合分析,给出了 100 a 一遇的磁暴期间地磁场分钟变化率约为200～500 nT/min,200 a 一遇的磁暴期间地磁场分钟变化率约为200～800 nT/min水平.模型估计的结果表明POT模型适用于地磁场量的极值分析,且地磁场变化率的重现水平随着重现期增加呈非线性增大趋势,给出的中纬度地区地磁场变化率极值范围,可为计算电网中地磁感应电流和分析磁暴灾害提供理论支撑.

摘要： 现代的大型技术系统都具有新技术集成的特点,导致系统的安全问题呈现出了多学科交叉和日益复杂等特点,研究认知新问题,尤其是认知不够,但随时可能发生的自然灾害的侵害是安全研究的重要任务之一.基于公共电网遭受地磁暴侵害的理论、技术和研究基础,提出研究中低纬铁路和油气管道遭受地磁暴地磁扰动(GMD)侵害的影响,通过对GMD侵害高铁和油气管道的调研与实验,获得了地磁暴侵害我国西气东输管道的管地电位(PSP)和高铁轨道电路系统的地磁感应电流(GIC)观测数据,研究了地磁暴对油气管道腐蚀和高铁电气设备安全的影响.结果表明,中、小地磁暴的PSP会超过油气管道阴极保护装置的启动限值,大地磁暴会对高铁轨道电路系统的扼流变压器及信号继电器造成一定的影响,证明了地磁暴对地面技术系统的影响不只是高纬地区的问题.

摘要： 地磁暴对油气管网、电网、高铁系统等国家基础设施的影响已成为关注的热点,与地磁暴对电网的研究相比,目前对油气管网和高铁的地磁暴侵害研究不够.地磁暴在油气管网中感应的地磁感应电流(简称GIC)和管地电位(简称PSP)与磁暴强度、大地构造、埋地管道自身结构等因素有关,不同深度大地电导率的差异影响油气管网的GIc和PSP大小.根据地磁暴在埋地油气管网产生GIC和PSP机理,以及中国岩石圈大地电性构造数据,考虑不同深度的大地电导率的差异,建立了大地深层电导率分区分层模型,推导了每层波阻抗递推关系式以及大地感应电场与地磁场关系式,得到了基于平面波理论的大地和油气管网感应电场的算法,根据传输线理论给出地下油气管网的GIC和PSP计算方法.最后,计算了西气东输一线油气管网GIC和PSP水平,证明了油气管网GIC和PSP效应评价方法的有效性.

摘要： 本文将简要回顾和介绍太阳高能粒子事件和地磁暴两类空间天气效应的形成机制、它们与日冕物质抛射的关系，以及在预报方面所需要关注的问题。

摘要： 地磁活动引起热层密度和卫星轨道的扰动,不同类型的太阳风触发的地磁活动有不同的特征,因此,引起的热层大气密度变化和卫星轨道效应也不同.研究了两个个例,一个为CME触发的超强磁暴,一个为CIR触发的中等磁暴.在所研究个例中,CME触发磁暴期间的大气密度和卫星轨道衰变率的峰值大于对应CIR触发磁暴期间的,然而,CIR触发磁暴引起的大气密度和卫星轨道下降反而大于CME触发超强磁暴引起的.

摘要： 地磁暴在电网中产生的地磁感应电流(GIC)影响电力系统运行，研究GIC是否会给我国的高压直流输电系统和拟建的超高压、特高压输电系统带来严重的危害，在跨越换流器时会产生什么样的影响，在交直流系统中产生的谐波峰值有多大等问题有重要意义。本文采用转移函数法研究直流GIC对换流器交流侧谐波的干扰，以及交流GIC对换流器直流侧谐波的干扰，从而为高压直流谐波标准的制定和滤波器的设计提供一定的理论依据。数据分析表明，地磁感应电流的影响比较小，可以忽略不计。

摘要： 地磁暴在电网中产生的地磁感应电流(GIC)影响电力系统运行，研究GIC是否会给我国的高压直流输电系统和拟建的超高压、特高压输电系统带来严重的危害，在跨越换流器时会产生什么样的影响，在交直流系统中产生的谐波峰值有多大等问题有重要意义。采用转移函数法研究直流GIC对换流器交流侧谐波的干扰，以及交流GIC对换流器直流侧谐波的干扰，从而为高压直流谐波标准的制定和滤波器的设计提供一定的理论依据。数据分析表明，地磁感应电流的影响比较小，可以忽略不计。

摘要： 研究热层大气密度对航天器轨道的影响,首先利用CHAMP卫星的轨道数据,研究一次强磁暴期间的大气密度变化对航天器轨道的影响,然后利用一个轨道计算模型,分析了大气密度的变化对轨道预报精度的影响.结果表明,在磁暴期间,大气密度会明显增加,受此影响,卫星轨道高度下降速度明显增大,周期减小;高层大气密度误差对于低轨卫星位置预测精度有明显影响,如果密度增加一倍,外推0.5天,GRACE卫星的轨道误差增大100m.因此,要保证卫星轨道预测的准确性,高层大气密度的预报非常重要.

摘要： 研究热层大气密度对航天器轨道的影响,首先利用CHAMP卫星的轨道数据,研究一次强磁暴期间的大气密度变化对航天器轨道的影响,然后利用一个轨道计算模型,分析了大气密度的变化对轨道预报精度的影响.结果表明,在磁暴期间,大气密度会明显增加,受此影响,卫星轨道高度下降速度明显增大,周期减小;高层大气密度误差对于低轨卫星位置预测精度有明显影响,如果密度增加一倍,外推0.5天,GRACE卫星的轨道误差增大100m.因此,要保证卫星轨道预测的准确性,高层大气密度的预报非常重要.

摘要： 研究热层大气密度对航天器轨道的影响,首先利用CHAMP卫星的轨道数据,研究一次强磁暴期间的大气密度变化对航天器轨道的影响,然后利用一个轨道计算模型,分析了大气密度的变化对轨道预报精度的影响.结果表明,在磁暴期间,大气密度会明显增加,受此影响,卫星轨道高度下降速度明显增大,周期减小;高层大气密度误差对于低轨卫星位置预测精度有明显影响,如果密度增加一倍,外推0.5天,GRACE卫星的轨道误差增大100m.因此,要保证卫星轨道预测的准确性,高层大气密度的预报非常重要.

摘要： 研究热层大气密度对航天器轨道的影响,首先利用CHAMP卫星的轨道数据,研究一次强磁暴期间的大气密度变化对航天器轨道的影响,然后利用一个轨道计算模型,分析了大气密度的变化对轨道预报精度的影响.结果表明,在磁暴期间,大气密度会明显增加,受此影响,卫星轨道高度下降速度明显增大,周期减小;高层大气密度误差对于低轨卫星位置预测精度有明显影响,如果密度增加一倍,外推0.5天,GRACE卫星的轨道误差增大100m.因此,要保证卫星轨道预测的准确性,高层大气密度的预报非常重要.

摘要： 本发明公开了一种埋地油气管道受地磁暴影响的GIC和PSP的计算方法，该方法包括：步骤一，建立LZS‑DSPL模型；步骤二，辨识LZS‑DSPL模型参数“土壤纵向电阻”；步骤三，给定地磁暴数据、输入管道及附近环境相关参数；步骤四，采用基尔霍夫定律回路电路法或节点电压法建立GIC和PSP矩阵方程；步骤五，求解GIC和PSP矩阵方程的数值解，并绘出GIC和PSP曲线。本发明的埋地油气管道受地磁暴影响的GIC和PSP的计算该方法，考虑了电力系统和管道的接地概念的差异，以及土壤电阻的核心作用，提高了模型的精确性，使管道GIC和PSP理论与实际监测值很逼近，有利于实际管道系统进行精确仿真分析研究。

摘要： 本发明涉及一种防御地磁暴灾害的长输埋地油气管网电解耦分段方法，包括：步骤一，针对已经确定的线路，依据现行标准进行输气站和输油站的选址；步骤二，利用管网地磁暴灾害突变点扫描搜索法找出该线路的地磁暴灾害突变点，进行选址优化；步骤三，管道电解耦分段；步骤四，输出分段结果。本发明的防御地磁暴灾害的长输埋地油气管网电解耦分段方法，能够减少地磁暴灾害在长距离电连续性的埋地油气管网中产生地磁感应电流GIC和管地电位PSP“负面”累积效应，有助于进一步实施一段短距离埋地油气管道的阴极保护，提高埋地油气管道防御地磁暴灾害的能力，延长管道及相关设备寿命。

摘要： 本发明涉及一种一段埋地油气管道地磁暴灾害防御方法，该方法包括：步骤一，阴极保护装置配置在输气站和输油站内；步骤二，对于除了输气站和输油站之外的管道，在一段管道的两端各配置一套恒电位仪；步骤三，去耦合器设置；步骤四，在一段管道除了管道两端之外的其它任何地方，不允许安装恒电位仪。本发明的一段埋地油气管道地磁暴灾害防御方法，能够避免地磁暴引起的管道两端管地电位PSP的双极性过高，避免地磁暴引起的管道地磁感应电流GIC过大导致恒电位仪等设备的损坏，提高埋地油气管道防御地磁暴灾害的能力，延长管道及相关设备寿命。

摘要： 本发明涉及一种利用PNGSPSS找出埋地油气管网的地磁暴灾害突变点的方法，通过对长距离埋地油气管网地磁暴灾害突变点进行扫描搜索，找出整个管网的地磁暴灾害突变点，有利于埋地油气管网实施线路优化选择、管道电解耦分段和一段管道的阴极保护措施；能够减少管道地磁暴灾害突变点，减少管道PSP“燕尾峰”，减少管道阴极保护装置的数量，节约管道防腐蚀成本；能够减少地磁暴灾害在长距离电连续性的埋地油气管网中产生地磁感应电流GIC和管地电位PSP“负面”累积效应，避免地磁暴引起的管道两端管地电位PSP双极性过高，避免地磁暴引起的管道地磁感应电流GIC过大导致恒电位仪等设备损坏，提高埋地油气管道防御地磁暴灾害的能力，延长管道及相关设备寿命。

摘要： 本发明涉及一种防御地磁暴灾害的长输埋地油气管网线路选择优化方法，该方法包括：步骤一，利用现有数据并依据现行标准进行线路选择；步骤二，利用管网地磁暴灾害突变点扫描搜索法找出各个备选线路的地磁暴灾害突变点，进行线路优化；步骤三，输出线路选择优化结果。本发明的防御地磁暴灾害的长输埋地油气管网线路选择优化方法，通过对长距离埋地油气管网线路选择优化，能够减少管道地磁暴灾害突变点，减少管道PSP“燕尾峰”，从而减少管道阴极保护装置的数量，大大的节约管道防腐蚀成本，提高埋地油气管道防御地磁暴灾害的能力，延长管道及相关设备寿命。

摘要： 本发明属于地质学与地磁暴地磁感应电流计算交叉技术领域，涉及一种基于视电阻率的地磁暴感应地电场的快速计算方法，包括：S1、将输电线路微元化处理；S2、收集待研究电网区域的视电阻率数据；若存在视电阻率值，进行步骤S7；若不存在视电阻率值，进行步骤S3‑S6；S3、绘制实验空间变异函数散点图；S4、采用球型变异函数拟合实验空间变异函数散点图；S5、将微元中点对应的地理坐标作为视电阻率预测点，利用空间变异函数计算得到视电阻率预测点的视电阻率值；S6、计算GMD地电场；S7、计算得到GIC。本申请省去复杂的大地电性结构建模的过程，简化复杂的GMD地电场计算；以便用于后续地磁场电流的计算以及防灾治理。

摘要： 本发明公开了属于电网安全与灾害防治领域的一种采用小电阻治理地磁暴电网灾害的优化方法。主要包括电网GIC理论计算，构建GIC治理优化模型、目标函数和约束条件，采用改进NSGA‑II算法优化计算，以及通过模糊隶属度评价获得优化方案四个方面。四方面技术相互协调，实现对电网GIC和电压波动的有效调控，可提高电网运行的可靠性和治理的经济性，对我国GIC治理意义重大。

摘要： 本发明涉及一种地磁暴对电力系统小扰动电压稳定性的分析方法，步骤S1建立分层大地电导率模型，计算地磁暴感应地电场；步骤S2利用K值法计算由地磁感应电流引起的变压器无功损耗；步骤S3计算长时间尺度下多次地磁暴事件变电站的GIC‑Q，拟合得到各个变电站GIC‑Q的概率密度分布函数和累积概率密度分布函数；步骤S4建立同步发电机及励磁系统，异步电动机负荷及网络模型，并进行线性化；步骤S5由参与因子选出与动态负荷等值异步及和有载调压变压器变比强相关的根；步骤S6拟合特征根实部的概率分布函数，结合振荡失稳危险系数，建立地磁暴引起系统概率失稳风险评价指标。

摘要： 本发明公开了一种基于多重空间天气观测数据预警地磁暴诱发胸腔积液事件的方法，该方法对空间天气事件中多波段观测数据进行联合分析，其中多波段观测数据包括光学观测数据、射电观测数据、高能射线探测数据、日地空间环境参数以及宇宙线流量数据；根据观测数据出现的时间和可能影响地磁场的概率，对采用多波段观测数据的预警概率做出分类和分级，并作为地磁暴诱发胸腔积液事件的预警指标，对该事件进行提前预警；本发明方法具有预报时间早、观测数据多、科学依据合理、预警时间长、效率和准确性高等优点。

摘要： 本发明公开了一种利用多重空间天气观测数据预警地磁暴诱发心脑血管事件的方法，该方法对空间天气事件中多波段观测数据进行联合分析，其中多波段观测数据包括光学观测数据、射电观测数据、高能射线探测数据、日地空间环境参数以及宇宙线流量数据；根据观测数据出现的时间和可能影响地磁场的概率，对多波段观测数据的预警概率做出分类和分级，并作为地磁暴诱发心脑血管事件的预警指标，对该事件进行提前预警；本发明方法具有预报时间早、观测数据多、科学依据合理、预警时间长、效率和准确性高等优点。