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太阳活动指数的中期预报方法研究

作　者: 温靖
导　师: 刘四清
学　校: 中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心）
专　业: 空间物理
关键词: 太阳活动指数 F10.7 活动区太阳射电辐射自回归黑子群面积衰减率中期预报
分类号: P182.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 55次
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内容摘要

太阳活动指数反映了太阳正面局部扰动总的剧烈程度,是空间环境预报的重要内容之一。10.7厘米射电辐射流量是目前最常用的太阳活动指数之一,它被用来表征太阳对地球高层大气的加热效应。随着空间技术的发展,高层大气对航天器轨道的影响越来越受到关注。长期以来,人们对太阳活动指数的预报进行了很多研究,但是中期预报一直是预报的难点。本文介绍了太阳活动指数预报的发展现状以及太阳活动区物理模型和活动区射电辐射机制,具体分析了27天时间尺度上指数的变化规律,并对10.7厘米射电辐射流量的中期预报进行了尝试,主要工作有:1.将指数27天尺度上的振荡视为随机过程,建立自回归预报模型。模型在太阳活动低年的预报误差要低于高年。在指数呈现比较规则的27天周期性变化时,模型具有较理想的预报效果,这说明自回归方法能较好地反映出指数的准27天周期变化规律,在太阳活动指数预报这个问题中具有一定的适应性。在2005年9月至2007年6月这段时间内自回归模型的预报精度与美国空军预报方法的精度相当。但这个方法在有大活动区产生或者消亡时的预报效果不理想,无法预测出指数异于准27天规则振荡的变化。2.针对自回归模型的局限性,并根据活动区与活动指数之间的关系,建立了基于活动区参数及演化规律的新模型。在大活动区突然出现,指数出现大扰动,以及主要活动区衰减或消亡,指数比较平静这两种情况下模型的预报误差较自回归模型下降了约3%~10%。这说明新模型能反映这些情况下指数的变化,一定程度上克服了F10.7振幅和周期的变动给经验统计预报带来的困难,也说明活动区作为预报参考量的可行性。新模型的局限性主要在于无法预测活动区的产生。在太阳活动下降年和低年新模型的预报精度与自回归模型相当。该研究为提高业务型太阳10.7厘米射电流量中期预报模型的预报精度奠定了基础。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章引言  9-16
  1.1 太阳活动现象与太阳活动区  9-10
  1.2 太阳活动的表征指数及其应用  10-13
  1.3 太阳活动指数预报的发展现状  13-15
  1.4 本文的研究目的和主要内容  15-16
第二章中期预报的理论背景和原有模型简介  16-30
  2.1 太阳射电的辐射机制  16-18
  2.2 活动区磁场模型  18-19
  2.3 活动区的演化  19-21
  2.4 太阳活动指数的变化规律  21-23
  2.5 时间序列模型的预报理论和应用  23-28
    2.5.1 线性时间序列模型  23-25
    2.5.2 自回归模型的建模过程  25-27
    2.5.3 非线性模型和自适应模型  27-28
    2.5.4 时间序列模型在中期预报中的应用  28
  2.6 中期预报模型的新进展  28-30
第三章数据及其处理方法  30-38
  3.1 F_(10.7)  30-32
  3.2 Solar Region Summary  32-34
  3.3 日面和行星际空间的成像观测  34-38
    3.3.1 太阳磁场数据  34-35
    3.3.2 EUV 波段的成像数据  35-36
    3.3.3 行星际 Lyman ?α散射数据  36-38
第四章太阳活动指数预报的经验统计模型  38-49
  4.1 序列的预处理  38-39
  4.2 太阳活动指数的业务预报的自回归模型  39-41
  4.3 模型的预报结果分析  41-47
  4.4 本章小结  47-49
第五章基于活动区参数及演化规律的太阳活动指数中期预报模型  49-63
  5.1 黑子群面积与F_(10.7)指数的关系  49-52
  5.2 黑子群面积的演化  52-54
  5.3 预报建模  54-55
  5.4 模型的预报结果  55-61
  5.5 本章小结  61-63
第六章总结与展望  63-65
  6.1 全文总结  63
  6.2 模型的改进设想和展望  63-65
参考文献  65-71
致谢  71-73
攻读硕士学位期间发表和已被录用的论文目录  73

太阳活动指数的中期预报方法研究

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