空间天气风暴实验室


空间天气风暴实验室

Laboratory for Space Weather Storms

 

一、空间天气风暴概述

  1. 什么是空间天气风暴?

空间天气风暴是发生在太阳大气、行星际空间以及地球磁层、电离层等关键区域的突发性爆发活动。空间天气风暴发生时往往触发灾害性空间天气事件,引起日地系统电磁及等离子体环境的剧烈扰动,给人类高技术系统的运行,航天活动以及人类健康带来严重影响和危害。

空间天气风暴物理旨在研究空间天气风暴的起源与演化物理规律,建立空间天气风暴引起的灾害性空间天气因果链预报模式,弄清空间天气风暴对通讯、导航、天基及地基等人类高技术系统以及航天活动等人类活动的影响和危害。

  1. 重大科学问题:
  • 什么引起太阳风暴的发生?太阳风暴在行星际是如何传播和演化的?地球空间系统对太阳风暴如何响应?
  • 磁层空间磁暴、磁层亚暴、磁层粒子暴、电离层暴和热层暴的产生条件、物理机制、演化过程是怎么样的?
  • 空间天气风暴对通讯、导航、天基及地基高技术系统、航天活动等有什么影响?
  1. 研究目标:
  • 理解空间天气风暴物理本质:探索空间天气风暴起源、传播和演化的基本物理机制与规律,增进对人类赖以生存空间的灾害性空间环境的认识。
  • 构建空间天气知识体系:发展预报极端空间天气条件的知识和能力,为人类的空间探索和开发利用保驾护航,保护人类生命和空间资产安全。

 

二、研究工作

  1. 研究方向:

面向国际前沿和国家对空间天气应用服务的需求,开展空间天气风暴基本物理过程以及灾害性空间环境变化过程和变化规律研究,进行空间天气建模。主要为:

  • 基础研究:空间天气风暴基本物理过程及规律研究
  • 应用基础研究:灾害性空间天气建模和预报方法研究

 

  1. 研究内容:
  • 以天基和地基探测为支撑,揭示空间风暴基本物理过程,弄清灾害性空间天气过程的基本物理规律,形成空间天气风暴日地联系途径的整体性理论框架,在空间天气前沿领域取得有国际影响的原创性学术成果。
  • 利用现代信息技术包括大数据和云计算等,初步建立以物理规律为基础的空间天气综合预报方法,为航天、通信、导航等高科技领域的发展以及需求提供有关的科学基础。

 

三、实验室建设:

  1. 实验室使命:

努力拓展人类对空间天气风暴的认知能力;为减轻或避免空间天气风暴造成的空间天气灾害提供先进的科学认知基础;建立空间天气预报体系,为人类太空探测与开发利用活动保驾护航。

  1. 发展目标

站上国际空间天气科学发展前沿,为有效应对空间灾害性天气事件做出国际一流贡献。逐步将实验室打造成在空间天气领域有重要国际影响力的著名科学中心以及空间天气创新型人才培养基地。

 

  1. 课题组设置:

根据空间天气风暴物理领域不同研究方向设置为相对独立又有机联系的三个研究小组:

  • 空间天气风暴过程与建模研究

主要从事太阳爆发活动的起源和触发机理;日冕物质抛射的形成过程和对地有效性研究;行星际太阳风暴与太阳风相互作用的动力学过程研究;日球高能粒子加速和传输理论与建模研究;探索从太阳到地球直至整个太阳系的空间环境基本物理过程。

  • 地球空间系统响应过程与建模研究

主要从事近地空间天气风暴(包括磁暴、磁层亚暴、磁层粒子暴、电离层暴和热层暴等)物理过程研究;地球空间磁层、电离层各圈层对太阳风暴的全球动力学响应物理过程与建模研究。

  • 空间天气风暴的数字预报研究

主要从事灾害性空间天气因果链数值模式开发及预报方法研究,重点开发观测数据驱动的空间天气风暴数值模式,并开展空间天气集成预报模式的可视化研究。