全球变化- 杨学祥工作室分享 http://blog.sciencenet.cn/u/杨学祥 吉林大学地球探测科学与技术学院退休教授,从事全球变化研究。

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两次大地磁暴和极光对比

已有 629 次阅读 2024-3-26 09:11 |个人分类:全球变化|系统分类:论文交流

                   两次大地磁暴和极光对比

                                                                 杨学祥,杨冬红

关键提示

      2023年12月1日,据中国气象局空间天气监测预警中心发布预警,12月1日、2日,我国可能出现地磁暴活动,其中,12月1日可能发生中等以上地磁暴甚至大地磁暴。

       2023年12月1日晚,黑龙江漠河北极村出现红绿极光。而根据中国国家地理频道官方微博账号,2023年12月1日晚,也有网友在北京怀柔拍摄到极光,这是北京史上第二次极光影像记录。

      与此同时,12月1日、2日,我国新冠疫情进入最低谷(见图3-2)。

       据央视新闻消息,2024年3月25日和26日将可能出现地磁活动,其中3月25日可能发生中等以上地磁暴甚至大地磁暴,预计地磁活动将持续到26日。

       此次日冕物质抛射(CME)过程发生的位置几乎正对地球,因此从地球看去,喷发物形成一个圆面,也就是以往我们提到的“全晕”。此类爆发活动喷出的太阳物质相对地球速度快、覆盖度高,可能引起比较强的地磁活动。

      2024年3月25日凌晨2点40分,内蒙古根河市出现极光美景。粉红色的极光好似腮红装扮了湛蓝的夜空。此次极光仅露面约4分钟,稍纵即逝的美让它更显珍贵、神秘。

      从大家观看极光演出的角度来说,极光爱好者将看到美丽的景象,而从另一个角度,对于新冠疫情,未来几天疫情可检验太阳高能粒子杀毒效果。

     

相关报道

预警!今天可能发生大地磁暴! 

2024-03-25 11:25 

发布于:山西省

据央视新闻消息,25日和26日将可能出现地磁活动,其中3月25日可能发生中等以上地磁暴甚至大地磁暴,预计地磁活动将持续到26日。

CME爆发前两个“蠢蠢欲动”的太阳活动区羲和号卫星

在此影响之下,空间站可能因大气拖拽造成轨道高度下降,卫星导航设备的定位误差增大,航空飞行将面临通信环境变差和跨极区辐射的双重风险;对于公众,尤其是信鸽玩家和极光爱好者,未来几天要时刻注意空间天气信息。

SOHO卫星携带的日冕仪拍摄到日冕物质抛射过程

此次日冕物质抛射(CME)过程发生的位置几乎正对地球,因此从地球看去,喷发物形成一个圆面,也就是以往我们提到的“全晕”。此类爆发活动喷出的太阳物质相对地球速度快、覆盖度高,可能引起比较强的地磁活动。

从大家观看极光演出的角度来说,极光爱好者将看到美丽的景象,而从另一个角度,对于广大的信鸽玩家,未来几天要尽量减少不良天气条件下以及远距离的司放活动。

相关链接

去年12月地磁暴带来多地极光

2023年12月1日,据中国气象局空间天气监测预警中心发布预警,12月1日、2日,我国可能出现地磁暴活动,其中,12月1日可能发生中等以上地磁暴甚至大地磁暴。

2023年12月1日晚,黑龙江漠河北极村出现红绿极光。而根据中国国家地理频道官方微博账号,2023年12月1日晚,也有网友在北京怀柔拍摄到极光,这是北京史上第二次极光影像记录。

北京天文馆研究员、《天文爱好者》杂志主编朱进接受记者采访时表示,极光的发生是由于太阳带电粒子流(太阳风)进入地球磁场,由于地磁场的作用,这些高能粒子转向极区,在地球南北两极附近地区的高空与高层大气中的原子碰撞造成的发光现象。

朱进表示,虽然极光常见于高磁纬地区,但如果地磁暴特别强,极光发生的范围会扩大,据记载,地磁暴厉害的时候,甚至在赤道地区都能看到极光。因此,在北纬40°的北京地区看到极光是可能的。

据朱进回忆,他曾于2003年时在河北兴隆看到过极光。而在当时,北京平谷也有观测到极光的报告。

对于为何中低纬度地区也会发生极光,朱进表示,一般情况下,太阳的高能带电粒子抵达地球附近时,地球磁场会把它们导向地球两极。但如果抵达地球的太阳高能带电粒子特别强,和地球磁场发生相互作用产生特别强的地磁暴,有些高能带电粒子会在中纬度或者低纬度地区进入大气层,就有可能在中低纬度地区产生极光。

朱进同时表示,地磁暴会对短波通信等产生影响,但由于持续的时间不会太长,对人体的影响是很小的,可以忽略不计。

来源:张家口日报

https://www.sohu.com/a/766627914_121123754

https://so.html5.qq.com/page/real/search_news?docid=70000021_2426600df7f31152

"北京极光"事件知多少?2023年12月1日空间天气事件复盘 

2023-12-11 16:01 

发布于:山西省

前两日,“北京极光”事件刷屏。在北京看到“极光”实属罕见,一般只有在接近极光卵的有限纬度处能观测到。此次极光事件由12月1日的大地磁暴事件(最大Kp=7)引发,然而大地磁暴事件(Kp=7或8)并不罕见。在第24个太阳活动周(2008年12月至2019年11月),地磁有28天达到大地磁暴级别,在第25个太阳活动周(2019年12月开始),截至当前地磁已有13天达到大地磁暴级别。

作为专业的空间天气服务保障机构,中国科学院国家空间科学中心空间环境预报中心(以下简称“预报中心”)从此次事件的初始,就利用子午工程、夸父一号等天地基监测数据紧盯事件发展状况,第一时间向空间站等用户发送预报产品。那么,这次地磁暴事件的起因是什么?对我们到底有什么影响呢?

太阳活动已处高位,爆发不断

当前,太阳活动已处于第25活动周的高年,日面活动频繁。活动区和暗条增多,耀斑、暗条爆发和日冕物质抛射(CME)等事件也相应频发。11月27日和28日,太阳上出现了多次的暗条爆发、耀斑和CME伴随发生的爆发事件,且存在一次显著的对地偏晕CME和两次全晕CME事件。

因此,预报中心在11月29日预测了11月27日和28日爆发的日冕物质抛射将在12月1日左右到达地球并引起大地磁暴。

图1:2023年11月27日太阳日面多次爆发视频(SDI莱曼阿尔法全日面观测,“夸父一号”中国科学院紫金山天文台团队提供)

图2:2023年11月28太阳活动区AR13500的黑子图及对应的硬X射线源(SDO卫星和“夸父一号”中国科学院紫金山天文台团队提供)

图3:2023年11月28日日冕物质抛射爆发视频(SDO卫星和SOHO卫星)

多次CME共同作用导致大地磁暴

世界时11月30日23点左右,27日爆发的CME到达地球附近,呈现出磁场增强且转向、密度增加、温度降低的特点,太阳风速度在480km/s左右,太阳风磁场南向分量最大达到-15nT,引起了地磁9小时活跃(Kp=4)。

世界时12月1日08:48,28日爆发的CME引起的行星际激波到达地球附近,太阳风速度从415km/s上升至530km/s以上(图4)。行星际磁场强度突然跃升至28nT,南向磁场分量低至-26nT,太阳风观测呈现清晰的磁云结构。在高速、持续南向磁场分量的太阳风作用下,地磁持续扰动,出现了3小时的大地磁暴水平(Kp=7)、3小时的中等磁暴水平(Kp=6),12小时的小磁暴水平(Kp=5) 。

引起本次大地磁暴的行星际扰动是一种复杂结构,由多个太阳活动爆发所产生的CME之间相互作用形成。27日太阳爆发的CME抵达地球后,引起了地磁活跃(图4)。当28日爆发的全晕CME追上并挤压前方的CME,其驱动的激波引起大地磁暴。后续到来的CME主体部分携带着很强的地磁南向分量,这样的磁场特征可引起磁暴。在此次大磁暴事件中,Kp>=5以上的地磁暴持续了大约18小时。在两个或者多个CME共同作用引起的地磁暴事件中,Dst指数往往具有台阶式下降特征,本次事件中的Dst指数下探至约-105nT,且具有典型的台阶式下降特征。

图4:太阳风参数和地磁Kp、Dst指数

多家预报机构均正确预报

太阳爆发后,包括预报中心在内的国内外多家预报机构对此次CME事件激波到达时间及可能引起的地磁扰动强度进行了预报,并在美国空间天气协调中心(CCMC)的日冕物质抛射预报发布平台(CME Scoreboard)网站上提交了预测结果(表1)。从表1各机构给出预测的时间来看,相比28日爆发的CME激波实际到达地球的时间,所有机构平均提前约43小时给出了预测,有机构最早提前了约55小时,最晚提前了约17小时;从各机构提供的模型运算结果来看,CME激波到达时间的预测相比于实际到达时间,平均绝对误差约为3.61小时,最接近的预报结果相差约0.2个小时,最坏的结果相差8.2个小时;对地磁Kp指数最大值的预测在7至8之间。可见,国内外预报机构对本次太阳爆发的对地效应预报反应迅速且接近准确的。

表1 CCMC平台上发布的28日爆发的CME激波到达时间和地磁Kp指数范围预测

预报中心通过对此次太阳爆发进行分析,预测质子事件不会发生。对于加速太阳高能粒子而言,27和28日两天内所爆发的CME速度不是特别大,故其所能引起的SEP事件强度不会很大。此外,28日全晕CME的爆发源区靠近日面中心且角宽度偏小,行星际磁场的连通性使得地球附近基本观测不到>10MeV的高能质子,直到CME驱动激波抵达地球时才观测到SEP高能粒子通量的微弱升高,并随着CME的通过迅速恢复到背景值。

根据同步轨道GOES卫星对高能粒子的观测(图5),此次事件确实并未引发太阳质子事件。

图5:同步轨道GOES卫星高能粒子通量观测

对航天器的影响分析

此次地磁暴事件对我们有什么影响呢?

(1)对航天员的影响

对于空间执行任务的航天员,质子事件是威胁航天员身体健康和生命安全最主要空间环境事件,当本次事件不伴随太阳质子事件,因此对航天员没有影响。

(2)对卫星表面充电的影响

大磁暴事件发生期间,当同步轨道卫星处于子夜和黎明段(即地方时0-6h扇段内),卫星高表面充电概率较高;当倾角高的低轨卫星经过极区时,卫星高表面充电概率较高。

(3)对空间站轨道的影响

我们利用国际公开发布的两行轨道根数(TLE)对此次地磁暴期间中国空间站的轨道衰减情况进行了分析。下图分别给出了空间站轨道半长轴(a图)与地磁Kp指数(b图)的变化情况。整体而言,空间站轨道衰减速率并没有表现出明显的加快趋势。具体而言,在大磁暴发生前,轨道衰减率约为244米/天,地磁暴发生期间,衰减速率有所降低,约为138米/天,磁暴恢复之后,12月2日的轨道衰减率约为80米/天。

然而这种现象并不能说明地磁暴对空间站轨道衰减没有影响,这是因为空间站在轨操作频繁,空间站轨道维持及姿态调整都可能对轨道产生明显影响,也就是说单纯从轨道数据不能判断地磁暴对空间站轨道衰减的影响。为了去除其余因素的影响,我们需要选用形状规则且无轨道制动的航天器进行研究分析。

图6:地磁暴期间中国空间站轨道半长轴变化

下图给出了“轨道大气密度探测试验卫星”(以下简称“球星”)在此次地磁暴期间轨道的衰减情况。该卫星由中国科学院国家空间科学中心太阳活动与空间天气重点实验室和上海微小卫星创新研究院联合研制。卫星设计为球形,构型简洁,具有确定的面质比,且没有轨道制动,因此其轨道变化可准确反应地磁暴的影响。从图中可以明显看出地磁暴加剧了卫星轨道的衰减。具体而言,磁暴发生前,轨道衰减速率为109米/天,在磁暴发生期间及随后的数个小时内,轨道衰减迅速增加到189米/天。可见大磁暴对低轨卫星的轨道有着显著的影响。考虑到当前球星高度约为480km左右,而空间站轨道高度约为380km,大气密度更加稠密,因此在无轨道制动等其他因素的影响下,地磁暴对其轨道造成的衰减效应应当更加显著。

图7:地磁暴期间球形卫星(NORAD:53301)轨道半长轴变化

(4)对导航通信的影响

此次地磁暴事件期间,我国部分地区的电离层在12月1日-2日发生弱扰动,各个观测站的电离层F2层临界频率(foF2)和电离层TEC参数相对背景值均有变化,但幅度不大,对通信导航等系统的影响不大。

图8:12月1~2日地磁暴期间,漠河(mhgr)、北京(bjgr)和三亚(syge)站观测到的电离层foF2变化,以及漠河(mhgr)、北京(bjgr)、广州(GZ03)和南宁(NN04)站观测到的电离层TEC变化。(数据来自子午工程和中国科学院国家空间科学中心台站)

预报中心空间环境保障服务

预报中心于北京时间11月29日8点及时发布预警,为空间站等用户提供预警预报产品、分析影响,建议有关部门做好应对准备。

北京时间11月29日上午,预报中心向国际子午圈联测工作组发布预警,预计此轮爆发将会在12月1日引起G3级别(Kp=7)地磁暴,基于此,国际联测工作组30日启动联测,非相干散射雷达网和国际子午圈设备运行,获取了磁暴期间的宝贵数据。

结语

当前太阳活动处于第25活动周的高年,日面爆发活动频繁,太阳黑子数位于上升阶段,大或强地磁暴(Kp≥7)数目也将呈现上升趋势(图9),未来两三年这种大地磁暴事件还会多次发生,“极光猎人”可以做好观测准备,航天用户们则需要提高警惕。

图9:太阳黑子数与大或强地磁暴(Kp≥7)时段数变化

注:中国科学院国家空间科学中心空间环境预报中心是国际空间环境服务组织(ISES)中国区域警报中心(RWC-China)的业务运行机构。

https://www.sohu.com/a/743226972_121118998

美不胜收!内蒙古根河市现极光美景

光明网2024-03-25 18:33

央视网消息:3月25日凌晨2点40分,内蒙古根河市出现极光美景。粉红色的极光好似腮红装扮了湛蓝的夜空。此次极光仅露面约4分钟,稍纵即逝的美让它更显珍贵、神秘。

据悉,内蒙古根河市此次出现极光是因为地磁暴活动。太阳风暴释放出高能粒子和电磁辐射并飞向地球,地球磁场把它们吸引到南北极附近的高空,并和大气层中的分子或原子发生碰撞从而产生美丽的极光。内蒙古根河市地处泛北极圈地带,是国内观测极光的最佳地点之一。

此前,中国气象局发布大地磁暴预警,3月24日、25日和26日三天可能出现地磁活动,其中3月25日可能发生中等以上地磁暴甚至大地磁暴,预计地磁活动将持续到26日。(报道员 代兆达)

来源:央视网

https://m.sohu.com/a/766737175_162758?_trans_=000018_sqkd_kd

https://so.html5.qq.com/page/real/search_news?docid=70000021_57665fa17cb76252

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1426402.html

太阳黑子升降与新冠疫情变化对比

                   

       继2022年12月太阳黑子出现110高值之后,2023年1月太阳黑子再次出现高值133.35,但是2023年2月减少,降为130.64,3月更少,降为108.55。4月最少,跌破100,降为88.33,5月回升为125.77,6月达到最大值140.57,7月达到最大值145.26,连续两月创新高。8月急剧下降,为99.87,降幅为45.39。9月升为129.93。10月降为94.94。11月升为105.87。12月为113.65。 2024年1月为121.77。2月为116.68。3月上旬为100.6。3月中旬为87。

       2024年3月中旬太阳黑子减少有利于新冠病毒的生存、繁殖和传播。

https://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2277&do=blog&id=1396747

https://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2277&do=blog&id=1396734

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1397110.html

2023年5月太阳黑子.png

2024年2月太阳黑子日平均数.png

202431-10日太阳黑子总数:1006,日平均:100.6

2024311-20日太阳黑子总数:870,日平均:87

202431-20日太阳黑子总数:1876,日平均:93.8

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1426244.html

       由于太阳黑子增加标志太阳活动增强、太阳射线增强、紫外线增强,不利于相关病毒的生存、繁殖和传播,所以,新冠疫情发展与太阳黑子的对应关系非常显著。

https://so.html5.qq.com/page/real/search_news?docid=70000021_57665fa17cb76252

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1426402.html

       我国新冠疫情自2023年1月进入太阳黑子峰值后,重症比例较第一波高强度流行期间显著下降,分别于2023年4-6月、7-9月经历两次反弹,10月以来持续低水平波动。目前为止,新冠整体呈低流行水平,与太阳黑子低值4-6月和8-9月相对应,与2023年10-12月和2024年1-3月太阳黑子低值波动相对应。由于2024年3月太阳黑子再次进入低值,疫情再次反弹的可能性变大。

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1426431.html

        大地磁暴又来了,新冠疫情近况如何?2024年3月下旬太阳黑子增加迅速,逆转希望还是存在的。

2024年3月21日太阳黑子为141

2024年3月22日太阳黑子为171

2024年3月23日太阳黑子为146

2024年3月24日太阳黑子为145

:Product: Daily Solar Data            DSD.t20

:Issued: 0225 UT 11 Sep 2023

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#  Prepared by theU.S.Dept. of Commerce, NOAA, Space Weather Prediction Center

#  Please send comments and suggestions to SWPC.Webmaster@noaa.8ov

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#                Last 30 Days Daily Solar Data

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#                         Sunspot       Stanford GOES15

#           Radio  SESC     Area          Solar  X-Ray  ------ Flares ------

#           Flux  Sunspot  10E-6   New     Mean  Bkgd    X-Ray      Optical

#  Date     10.7cm Number  Hemis. Regions Field  Flux   C  M  X  S  1  2  32

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2023 12 01  162    140      640      1    -999      *   7  2  0  2  0  0  0

2023 12 02  148     92      580      0    -999      *   9  0  0  3  0  0  0

2023 12 03  139    107      550      2    -999      *   4  0  0  0  0  0  0

2023 12 04  138    113      660      1    -999      *   9  0  0  5  0  0  0

2023 12 05  142    133      800      1    -999      *  22  3  0  5  4  1  0

2023 12 06  130    125      780      1    -999      *  13  2  0 13  1  1  0

2023 12 07  135    121      710      0    -999      *  10  0  0  4  0  0  0

023 12 08  133    125      690      2    -999      *  14  1  0  6  1  0  0

2023 12 09  128    125      600      0    -999      *  16  2  0 10  0  0  0

2023 12 10  127    120      550      0    -999        *  14  2  0  2  0  0  0

2023 12 11  126     87      360      1    -999      *  17  0  0  3  0  0  0

2023 12 12  126     80      240      1    -999      *   7  0  0  4  0  0  0

2023 12 13  135    114      580      2    -999      *   4  0  0  4  0  0  0

2023 12 14  155    126      940      0    -999      *   7  2  1  4  1  0  0

2023 12 15  144    130      820      1    -999      *  12  2  0 14  2  0  0

2023 12 16  149    163      700      4    -999      *  15  0  0  1  0  0  0

2023 12 17  155    129      400      1    -999      *   8  1  0  3  0  0  0

2023 12 18  161    137      390      3    -999      *   9  0  0  5  0  0  0

2023 12 19  179    144      750      1    -999      *   5  0  0  4  1  0  0

2023 12 20  195    133     1285      1    -999      *  10  0  0 13  0  0  0

2023 12 21  194    138     1160      0    -999      *  11  1  0  8  1  0  0

2023 12 22  187    157     1030      2    -999      *   5  0  0  7  2  0  0

2023 12 23  174    123      960      0    -999      *   4  0  0  3  0  0  0

2023 12 24  183    113      900      0    -999      *   8  3  0  7  2  0  0

2023 12 25  167     98      700      0    -999      *   7  0  0  6  0  0  0

2023 12 26  154     94      640      0    -999      *   7  0  0  2  0  0  0

2023 12 27  149     78      520      1    -999      *   4  0  0  1  0  0  0

2023 12 28  147     83      430      1    -999      *   4  0  0  0  0  0  0

2023 12 29  143     92      582      0    -999      *  11  0  0  1  0  0 0

2023 12 30  140     48      470      0    -999      *   9  0  0  0  0  0  0

2023 12 31  146     55      380      1    -999      *  10  1  1  0  0  0  1

2024 01 01  136     44      210      0    -999      *   7  2  0  4  1  0  0

2024 01 02  142     59      300      1    -999      *  11  1  0 10  1  0  0

2024 01 03  140     63      350      1    -999      *   9  0  0  4  0  0  0

2024 01 04  126     64      230      0    -999      *   7  2  0  3  0  1  0

2024 01 05  153    121      470      4    -999      *   6  0  0  3  0  0  0

2024 01 06  159    149      820      0    -999      *  17  0  0  9  1  0  0

2024 01 07  167    171      800      2    -999      *  17  0  0  8  2  0  0

2024 01 08  176    152      700      0    -999      *  10  0  0  4  0  1  0

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