基于多卫星联合观测的SEP事件与CME事件关系研究

发布时间：2020-06-19 10:49

【摘要】：太阳高能粒子(SEP)事件的产生与日冕物质抛射(CME)爆发之间的关联是空间天气研究领域的一个非常重要的问题。虽然所有的缓变型SEP事件都与快速CME爆发关联,但也存在很多大CME并没有产生SEP事件。本文将继续前人的研究,并采用多卫星联合观测,统计分析了 2007年1月至2014年9月之间的快速CME、2010年1月至2014年8月之间的直接相互作用的CME对。论文主要结果如下:(1)通过相关分析,我们给出了 SOHO/EPHIN 25-53MeV 及 STEREO/HETs 23.8-60MeV能量范围的大SEP事件的通量(相当于GOES10MeV通道通量10pfu)判断阈值分别为 0.01 和 0.014[cm2 · s · sr · MeV-1]。(2)三视角观测能较好地去除投影效应产生的twin-CME事件误判,分析得到单一视角确定twin-CME事件的误判率一般低于10%,最高不超过15%。single-CME相关SEP事件强度与CME速度、动能的相关性明显高于twin-CME相关的SEP事件,并且三视角观测分析的相关性结果与单视角结果类似。研究结果表明,一个主CME可能存在多个先行CME,依据单卫星观测判断先行CME时有一定的误判几率,但少数单个先行CME的误判并不影响基于单卫星的统计规律或统计结果。(3)研究事例中,所有大SEP事件都伴随有CME相互作用过程中的II型射电暴增强;而无II型射电暴伴随或无射电增强的CME对大都不产生SEP事件或只产生小的SEP事件。在CME相互作用过程中,II型射电暴增强信号可作为辨别SEP-rich和SEP-poor型CME对的有效识别参数。主CME与先行CME速度越快、质量越大,就容易驱动一个更强的激波,更易产生II型射电暴与射电增强。这个激波就更容易将种子粒子加速到更高的能量,从而形成大SEP事件。此外,我们还发现,当大而宽的主CME扫过相对窄的先行CME时更容易产生SEP事件。这种情况下,先行CME与激波面之间为加速的粒子形成了闭合环,能让粒子反复被激波加速,从而能产生高效的粒子加速过程,引起SEP事件。从本文的研究可以看出,大SEP事件与twin-CME或直接相互作用CME对呈现较强的关联,多卫星结果与单卫星研究结果基本一致。本文给出了单卫星识别twin-CME的误判率(一般10%),可为多CME与SEP事件之间关系的统计研究提供可靠性判据。但对于具体的作用机制,先行CME是提供种子粒子还是提供连接激波面的闭合环、少数CME没有与其他CME相互作用但也产生了 SEP事件等等问题还有待进一步研究。
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P412.27
【图文】：

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所造成的影响（中国天气网）２。按照美国《国家空间天气战略计划》的定义：空间天气逡逑是“太阳、太阳风、磁层、电离层和热层中可影响天基和地基技术系统的正常运行和可逡逑靠性，危及人类健康和生命的条件或状态”（图１－１）。空间天气可能引发空间天气灾害，逡逑最终影响人类的活动，特别是影响到高度信息化的现代经济社会和国家安全。人类己经逡逑认识到日地空间环境与地球内部、海洋和大气环境一样，与人类的生存发展息息相关［１］。逡逑媝逡逑图１－１空间天气概念示意图％逡逑空间天气是重要国家基础设施安全运行的保障。国家经济生活的方方面面。如通信、逡逑广播、导航、航空航天、气象预报业务以及长距离油气管道、输电网等重要国家基础设逡逑施，其中绝大多数都会受到空间天气的影响（图１－２）。随着现代科技的发展，各种依逡逑赖空间天气状况的高技术武器装备陆续投入使用，这在大幅度提高作战效能的同时，也逡逑增强了武器装备对空间天气的依赖。灾害性空间天气常造成通信中断、卫星工作异常、逡逑导弹预警系统失效等，严重影响了整体作战效能的发挥。因此，空间天气的研究也是国逡逑家安全保障的需要。这些灾害性事件对人类正常的生产与生活产生了极具破坏性的影逡逑１该部分内容已成为空间天气领域的共识，可参考相关教材和参考书逡逑２邋中国天气网邋ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｗｅａｔｈｅｒ．ｃｏｍ．ｃｎ／逡逑１逡逑

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太阳耀斑（ｓｏｌａｒ邋ｆｌａｒｅ）是最剧烈的太阳爆发活动之一。１８５９年，Ｒ．Ｃ．邋Ｃａｒｒｉｎｇｔｏｎ和逡逑Ｒ．Ｈ0ｄｇｓｏｎ在进行常规太阳黑子观测时［７］，在一个复杂的黑子群附近出现了一个极强的逡逑增亮区域（图１－３），这一现象持续了几分钟。这是人类首次观测到太阳耀斑，也是对白逡逑光耀斑的第一次记录。逡逑２逡逑

【参考文献】