磁暴

摘要： 太阳风在向外传播的过程中,会依次经过太阳系不同的行星:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星及其卫星等、其中水星、地球、木星、土星、天王星和海王星具有内在磁场,可以与太阳风相互作用形成行星磁层、对于没有内在磁场的行星或卫星,如火星和金星,太阳风可以直接跟行星大气发生相互作用,产生能量中性粒子和软X射线等.

摘要： 磁层亚暴和磁暴是太阳风—行星磁层耦合过程中发生的能量存储和爆发式释放现象,伴随着复杂的等离子体动力学,对磁层以及整个行星都具有强烈的影响.它们的发生不仅会通过粒子沉降引发绚丽多彩的极光,还可以通过电磁场影响人类以及其他生物的生产生活.对地球上的亚暴和磁暴现象的描述与研究至今已有近百年的历史,然而对其他行星上的亚暴以及磁暴的研究在本世纪才兴起.其中,水星和地球在磁层上(尤其是结构以及驱动模式)最为相似,对它的研究可以帮助我们更好地理解亚暴以及磁暴现象的本质,验证或修正原有的空间物理学观点.随着信使号(MESSENGER)的发射以及入轨探测,长期稳定的磁场、等离子体原位观测数据使得关于水星磁层的深入研究得到长足的发展.本文回顾了近十余年以来,对于水星磁层亚暴以及磁暴现象的研究进展.

摘要： 本文综述了不同类型电离层场向电流(亦称为Birkeland电流)及其在地磁扰动(磁暴和亚暴)期间的时空分布特征.首先简述了场向电流近70年的研究历程,总结了各种与太阳风—行星际磁场(interplanetary magnetic field,IMF)、电离层电导率空间分布不均匀相关的1区和2区场向电流,北向、晨昏向IMF相关的场向电流,IMF Bx场向电流,电离层终端场向电流的典型分布特征及其研究进展.随后总结了磁暴期间场向电流的空间分布(即电流中心位置)、电流强度随磁暴相的时空变化规律,及其与太阳风—磁层耦合过程的关系.接着介绍了亚暴期间夜侧单、双电流楔模式、晨侧电流楔模式、电离层远程和局地闭合通道等几种不同的场向电流物理模型以及相关研究动态.最后,在此基础上展望未来,提出了几个尚待解决的科学问题.

摘要： 近期,北京大学地球与空间科学学院宗秋刚教授研究团队发现水星存在磁暴与环电流,破解了近半个世纪的谜题。该研究团队综合分析了美国宇航局“信使号”水星探测器为期五年的观测数据,结果显示,水星的环电流在向阳面呈分叉状,这一形态与试验粒子模拟结果高度吻合,与地球的赤道环电流在形态上有很大差异。这主要是在强太阳风压缩水星磁层的条件下,质子经历Shabansky轨道导致的。

摘要： 基于北斗GEO卫星独有的静地特性,本文利用其观测数据提取电离层TEC进行磁暴期间电离层TEC时空变化研究。同时利用全球电离层格网图GIM值进行试验对比,结果表明:北斗GEO卫星提取的TEC与GIM模型值变化趋势一致,并且前者可更有效地监测电离层的细微扰动变化。在此次磁暴发生期间,亚太地区电离层TEC变化及扰动响应特征在纬度方向差异明显。其中南北半球较高纬度区域,电离层TEC在磁暴主相阶段主要表现为正响应扰动,而赤道及北半球较低纬度区域,电离层TEC在磁暴主相及恢复相阶段均产生了强度更大、持续时间更长的正响应扰动。结合现有研究,认为造成此次电离层异常扰动的激励因素主要为东向快速穿透电场的增强及热层中性成分的变化。试验结果也证明了GEO卫星可以精准有效地监测在磁暴发生时电离层TEC的变化规律及不同空间位置处TEC产生的扰动响应特征。

摘要： “张衡一号(简称ZH-1)”卫星搭载的三频信标机(tri-band beacon,TBB)载荷,能够对站链上空的电离层进行高精度测量.为检验TBB载荷在电离层监测中的应用效果,本文利用2018—2019我国中低纬地区TBB观测数据,采用求均值及多项式拟合的方法对各月份F_(2)层峰值电子密度(N_(m)F_(2))数据进行处理,分析N_(m)F_(2)的半年变化特征;将2018-08-26磁暴当天与宁静日的电子密度作差值,分析电子密度对磁暴事件的响应特征.结果表明:TBB观测数据能够有效监测电离层变化,正确反映站链上空电离层变化规律;在磁暴事件中,观测到了电子密度的变化过程,其准确地反映了正暴相的特征,证明在重要天气事件中,这一手段能够获得较为准确的观测数据.

摘要： 电离层E-F谷区是电离层探测和研究的薄弱环节之一.文中利用曲靖非相干散射雷达日间120~200 km的电子密度观测数据,初步分析了曲靖地区电离层E-F谷区的变化特征.发现E-F谷区结构依赖于地方时与季节,相对于正午存在对称性,同时表现为两种形态:一种在120~160 km存在明显谷区结构,谷底位于134~144 km;另一种的谷区很宽,谷底位于约130 m,在120~150 km电子密度随高度缓慢变化,160 km以上电子密度快速单调增加.一次耀斑爆发后129 km以下电子密度迅速增加,D层电子密度突然增强,而134 km以上变化不明显,可能与X射线增强有关.一次磁暴期间139~158 km电子密度变化不明显,177~196 km的电子密度出现了增强现象,可能与氧原子含量增加有关.

摘要： 据美国太空探索技术公司(SpaceX)发布的官方声明,其在2月3日18时13分(世界时,下同)最新发射的一批共计49颗星链卫星,由于受磁暴的严重影响,其中40颗卫星未能按照计划进入预定轨道,已经或将要全部坠入大气层燃烧报废。2月3日至4日,受太阳风暴——日冕物质抛射的影响,太空发生2次小磁暴(地磁指数Kp=5,如图1所示),引起轨道大气密度迅速增大,使得刚发射至210千米左右测试轨道的这批星链卫星的飞行阻力随之增大,导致其轨道高度明显下降。

摘要： 磁暴时地磁感应电流引起的变压器无功损耗(GIC-Q)具有全网群发性及不确定性,破坏电网无功平衡,造成电压波动,影响系统稳定运行。变压器GIC-Q的相关性会导致系统内的无功负荷同增同减,忽略这一因素会使治理方案无法达到最优防灾效果。该文提出以一个太阳活动周期内发生地磁暴时的变压器GIC-Q为样本,统计其数字特征,利用多项式正态变换方法建立其概率分布模型,将计及不同地理位置变压器GIC-Q模糊相关性的概率潮流嵌入非支配排序遗传算法求解无功优化配置问题。以GIC标准算例进行测试,分析了GIC-Q的模糊相关性对系统运行状态的影响,证明其为采用无功配置进行地磁暴灾害防治不可忽略的因素。

摘要： 随着我国BDS的逐步建成,其在电离层监测上的应用也在逐步拓展.凭借卫星类型多样性的特点,BDS卫星数据在电离层监测上可能比GPS卫星带来更多的优势,但能否改进电离层层析成像结果仍值得进一步研究.文中基于GPS数据电离层层析算法,把BDS中的地球同步轨道(geosynchronous orbit,GEO)卫星、倾斜地球同步轨道(inclined geosynchronous orbit,IGSO)卫星和中轨轨道(medium earth orbit,MEO)卫星数据与GPS数据融合,对2017-09-07—09电离层暴期间中国及周边地区(15~55°N,70~140°E)上空电离层进行重构.首先借助SA418和WU430测高仪数据分别讨论了单星座(GPS)与双星座(GPS+BDS)层析对电子密度反演的精度结果;其次对2017-09-08两个扰动最强烈时段的电离层成像结果,包括电子密度剖面图与总电子含量(total electron content,TEC)分布图进行深入研究.研究结果表明:BDS卫星数据不仅可以改进垂向精度,还可以提高对电离层异常结构的反演精度,融合了BDS数据的电离层层析技术能较为准确地重构出本次电离层暴期间出现在中低纬度的等离子体泡.

摘要： 基于EUREF(European Reference Frame Permanent Network)300多个GNSS台站数据的观测资料,利用考虑投影函数的电离层层析模型,对2015年3月17日发生的磁暴期间欧洲区域上空电离层电子密度在高度-纬度-经度-时间四维空间中分布进行了反演,比较磁静日和磁暴主相期间电离层电子密度的垂直分布,结果发现,在11:30-13:30UT,15:30-18:30UT,21:30-23:30UT分别发生三次扰动,均为正相暴,且扰动强度有所差异.

摘要： 针对磁暴严重影响电离层变化的问题,本文从两个方面研究磁暴对电离层总电子含量(TEC)和电子密度的影响.一方面利用电离层异常探测技术对磁暴期间电离层TEC异常进行分析,研究磁暴对电离层TEC变化的影响,并确定TEC异常区域;另一方面利用电离层层析技术对异常区域进行电子密度反演,通过分析磁暴前和磁暴期间的电子密度变化情况,更加深入研究磁暴对电子密度变化的影响.实验结果表明,磁暴会引起电离层TEC的突变,造成电离层异常,其中在电子密度峰值处的变化尤为明显.

摘要： 分析了中低纬度电离层暴时响应的研究现状,研究了中低纬度电离层暴对磁暴的响应,收集了电离层分析指数和主要模型,为进一步开展中低纬度电离层暴对磁暴的响应分析与建模研究提供依据.

摘要： 2017年9月4日至10日太阳黑子群AR2673突然活跃并爆发了第24太阳活动周以来最大的太阳耀斑事件,进而引发了磁暴和电离层暴.通过行星际太阳风参数、海南富克站电离层测高仪数据以及电离层TEC网格数据对磁暴期间行星际太阳风参数和中低纬度电离层TEC扰动进行分析.磁暴期间中低纬度电离层暴整体表现为正相暴,部分地区伴有负相暴的发生,对海南富克站测高仪数据分析发现,磁暴起始后F2层电子密度较之前有所增加,这种情况一直持续到8日0520UT之后.磁暴期间电离层F2层高度不断升高,在8日0400UTfmF2到达最大值后减少.

摘要： 本文利用全球GPS服务系统网(IGS)的TEC数据分析了2004年11月7-10日磁暴期间全球大尺度电离行进式扰动的传播特征.在此磁暴期间,在北美、欧洲和东亚地区一共监测到了从中高纬向低纬传播的11个大尺度电离层行进式扰动事件.分析表明,扰动越往低纬传播就越向西偏,说明科里奥利力是导致扰动向低纬传播过程中西偏的原因之一;扰动的水平相速度与纬度相关,低纬的平均水平相速度(东亚527±21m/s)要高于高纬的平均水平相速度(欧洲381±69 m/s,北美422±36 m/s),这可能是由于低速的扰动在传播过程中要比高速的扰动衰减的快;计算还表明,扰动振幅的衰减率与地方时有关,白天扰动的衰减率要比夜间扰动的衰减率约大1倍,这主要是因为白天的离子曳力要大于夜间.

摘要： 我国电网将迈入世界上电压等级最高、规模最大的交直流混联电网运行阶段,需要加强灾害磁暴对此类大型电网影响的特性及对策方面的研究.本文分析了磁暴影响电网安全运行的途径及故障类型,依据2010 年04 月01 日我国颁布实施的第一部气象灾害防御综合法规,提出将灾害磁暴下的电网及设备的响应特性和致灾机理同空间天气信息相关联,拓展极端外部自然灾害停电防御系统应对空间天气气象灾害的方案,探索解决综合防御灾害磁暴对特大规模电网安全稳定运行的影响.

摘要： 本文利用SAMPEX卫星1992年7月至2004年6月间19-27MeV高能质子数据对南大西洋异常区的分布特征进行研究,发现南大西洋异常区高能质子的分布随着高度和F10.7的变化存在着显著的变化.在540(±25)km高度上、地磁较为平静的时期,南大西洋异常区高能质子微分通量随着F10.7的增大而减小,同时在F10.7≥115sfu时减小趋势较为平缓.对中等及以上磁暴进行统计分析,发现磁暴期间南大西洋异常区高能质子微分通量和SYM-H指数的绝对值存在着明显的反相关关系,并且地磁暴对南大西洋异常区高能质子微分通量存在着明显的持续影响效应.磁暴发生期间高能质子微分通量明显减少.磁暴恢复相及其之后期间,高能质子微分通量呈现出较为显著的恢复过程.

摘要： 磁暴是典型的灾害性空间天气事件,磁暴首先导致空间辐射环境的变化,进而引发灾害性事件的发生,如地面电力系统的破坏,这是一种间接性的空间天气灾害.首先总结了磁暴对电网的影响机制,并基于已有的磁暴预警方法提出了一种利用地面中子监测,实现间接预报磁暴的研究方法.研究表明,在太阳活动平静和中等磁暴两种情况下,中子注量不同,中子能量越低注量差别越大.设计一种探测效率高、适用于磁暴预报的地面中子探测装置,进一步验证基于地面中子探测来间接预报磁暴的可行性和可靠性.

摘要： 扩展F是电离层中重要的扰动现象之一，最初是用测高仪观测研究夜间赤道地区电离层时发现的，称之为赤道扩展F（ESF），赤道扩展F的观测、理论模拟及物理机制等问题受到了极大的关注。随着研究的深入，发现扩展F 现象不仅可以出现在赤道地区，也可以发生在中纬度地区乃至极区。就观测而言，扩展F 从发现到研究最为普遍应用的是测高仪，测高仪设备简单、便于操作、可有效进行长期的观测研究，尤其利于对扩展F 特性进行统计分析，但由于其观测记录在时间上不连续的限制，不便于进行电离层不同扰动的相关分析，而且在统计过程中较易产生一次连续事件及多次事件的区分与混淆；相干和非相干散射雷达也可以很好的观测研究电离层扩展F 现象，并能很好的揭示电子密度空泡结构及羽状结构随高度变化的剖面分析及扩展F 现象与波状扰动的关系分析，但并非常规探测手段；高频多普勒观测也是一种典型的电离层观测手段，其设备简单便于操作，较之测高仪明显的优势在于其观测的时间连续性，这样既可以明确的区分不同的扩展F 事件，避免混淆，又可以研究不同的电离层扰动之间的时间演化及相关性分析，但由于其所反映的是等效反射面附近局地电离层的变化，无法揭示电离层变化的高度剖面。各种观测手段各有优势，关于扩展F的统计研究工作，多数是基于测高仪的观测，通常意义上习惯于把高频多普勒的观测用于电离层对太阳活动、磁暴及波状扰动响应的分析。

摘要： 本文以昌黎、怀来地震台为例，使用台站电磁波南北向、东西向的分钟值数据，应用HHT(Hilbert-Huang Ttransform，简称HHT)分析方法，研究正常时段、磁暴发生时段的频谱变化。

摘要： 本发明公开了一种基于北斗短报文的输电线路磁暴感应电流采集方法及装置，所述输电线路地磁暴感应电流采集方法包括以下步骤：步骤1：将一只磁感应强度传感器安装于变压器A相出线构架上采集电流产生的磁场，另一只磁感应强度传感器安装于变电站附近采集环境中的干扰磁场；步骤2：将采集的磁场数据送入预处理模块中，判断输电线路中是否存在地磁暴感应电流；若存在地磁暴感应电流则将磁场数据通过北斗短报文通信模块发送到上位机，否则将临时存储区数据清空；步骤3：上位机收到磁场数据后对数据进行处理得到地磁暴感应电流数值。

摘要： 本申请涉及磁暴感应地电场技术领域，尤其涉及一种考虑海岸效应的磁暴感应地电场计算方法和装置。其中，一种考虑海岸效应的磁暴感应地电场计算方法，包括：确定大地电导率模型并采集原始磁暴数据，根据大地电导率模型以及原始磁暴数据确定地电场基值；确定大地电导率模型的传输线特性参数，基于大地电导率模型，根据地电场基值以及传输线特性参数确定畸变电场负电位梯度；根据地电场基值以及畸变电场负电位梯度确定磁暴感应地电场。采用上述方案的本申请通过避免使用数值解法，有效提升计算效率，并且可给出磁暴感应地电场沿垂直于海陆边界面方向的分布情况，同时可用于评估磁暴期间横向电导率变化对地电场和长导体中GIC的影响。

摘要： 本发明的公开了一种体外探测电磁暴露细胞生物效应的系统，本发明采用微流控组件与细胞孵育箱结合的方式，生成了单极射频天线耦合微流控芯片的新型辐照系统，本发明由电磁场辐射发生装置生成可控制的电磁场辐射环境，通过单极发射天线与微流控组件的微流控芯片耦合，向微流控芯片辐射电磁场，在多频率范围及多波形模式下，实现微流控芯片内微腔室中梯度电场的均匀分布，满足电磁生物效应的精确检测和高通量分析的要求，提供了一种体外探测电磁暴露细胞生物效应的研究方法，具有耗时短、价格低、消耗试剂少，且能满足高通量分析的优点。

摘要： 一种自由活动动物的电磁暴露剂量检测系统和检测方法，将装有实验动物的动物饲养装置放入电磁辐照系统，电磁辐照系统提供实验所需的电磁场对暴露在电磁场内的自由活动动物进行电磁辐照，通过视频采集系统采集暴露在电磁场内的自由活动动物的视频图像，数据处理系统利用视频识别处理软件对视频采集系统采集的自由活动动物的视频图像进行跟踪识别处理，获得自由活动动物的体态位置信息，数据处理系统利用电磁仿真软件计算自由活动动物的各种体态位置的电磁暴露剂量。本发明将视频识别跟踪技术与电磁仿真方法结合用于运动物体的电磁场测量，操作更为简单，对自由动物正常生活干扰小，可以精确测量多只实验动物存在时的电磁暴露剂量，可以长时间工作。

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： 本发明提出一种电磁暴露环境下实时测量动物肛温的系统及方法，该系统包括：动物固定装置和温度传感器，动物固定装置放置于电磁暴露环境下，用于固定待测动物，待测动物处于清醒状态，动物固定装置包括：用于固定待测动物身体的圆锥筒，圆锥筒的尾部具有至少一个开口槽；挡板，挡板的形状与开口槽的形状契合，可根据待测动物的体形将挡板插入合适的开口槽中，并卡住待测动物的尾部；温度传感器放置于待测动物的肛门内，用于实时测量待测动物的肛温。本发明能够实现对电磁暴露环境下清醒状态动物肛温的实时测量，且具有操作简便、测量准确、不受电磁干扰、实时动态监测等优点。

摘要： 本发明公开了基于自注意力变形网络的磁暴预测方法、装置及存储介质，其中方法包括将输入的多个地磁强度图转换为地磁强度视频；采样地磁强度视频得到快进视频段；提取快进视频段的地磁特征；通过分类器预测乱帧序列和地磁指数；在特征提取网络中，由判别感知器和生成感知器构成的融合网络根据时空特征得到地磁特征。通过判别感知器以感知相邻视频帧间地磁线的运动强度的细微差异以及生成感知器以还原地磁线的运动细节，通过自监督时空表示学习，捕捉视频与内的时间分辨率特性，有利于准确提取地磁特征，进而有利于提高地磁指数预测的效果。

摘要： 本发明公开了基于自注意力变形网络的磁暴预测方法、装置及存储介质，其中方法包括输入卫星磁测数据和太阳高能粒子数据；提取卫星磁测数据的第一特征；提取太阳高能粒子数据的第二特征；基于第一特征和第二特征进行分类得到地磁指数；第二特征提取模块包括设有多个编码子层的编码器和设有多个解码子层的解码器，每个编码子层包括第一多头自注意力结构和第一全连接前向网络；每个解码子层包括多头自注意力结构、第二多头自注意力结构和第二全连接前向网络处理。能实现准确的磁暴预测；能并行计算，减少计算复杂度，提高计算效率；使模型更具可解释性。