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随着人类对日地空间环境依赖性的增强,空间天气预报变得越来越重要。行星际激波到达地球时刻(SATs)的预报是建立空间天气预报系统重要的一步。目前已建立起多个SATs预报模型。太阳爆发事件耀斑以及日冕物质抛射(CME)都可以产生行星际激波,但是对CME初始加速的观测目前局限性还很大,因此多数的SATs预报模型基于对太阳耀斑事件的观测。但仍有学者将CME近太阳的观测特性作为输入参数来预报与CME相关激波的SATs。众多的研究工作表明,目前已有的SATs预报模型需要改进。
本文的工作主要有两个方面。一,我们利用L1点软X射线观测数据并结合STOA模型给出了一个新的预报激波到达地球时刻的方法;二,我们通过修正STOA模型的输入参数给出了一个新的预报SATs的模型STOA。
本文利用太阳耀斑过程中LI点软X射线的观测给出了一个预报SATs的新方法。我们定义了一个简单的变量Ex来表征太阳耀斑事件过程中储存在软X射线中的能量。依据Ex,我们将太阳耀斑事件分为3类。第Ⅰ类事件是弱能量事件,它们的软X射线能量很小。对于该类事件,不管该事件的其他观测参数如何,新预报方法直接给出激波“不出”的预报,即不会有相应的激波到达地球。第Ⅲ类事件是强事件,它们具有较大的软X射线能量,对于该类事件新模型给出“出”的预报,即该类事件将有相应的激波到达地球。第Ⅱ类事件的强度介于前两类事件之间。对于第Ⅱ类事件,我们用STOA或者STOASEP模型来给出预报。当新方法使用STOA模型来预报第Ⅱ类事件时,新方法被称为STOAF;使用STOASEP模型预报时,新方法则被称为STOASF。
评价一个预报产品的好坏也是十分重要的。我们使用一套标准气象学方法来评价新方法的预报效果。发生在第23太阳周内伴随有米波段Ⅱ型射电暴的585次太阳耀斑事件及与其对应的L1点激波的观测数据被我们用来评价新方法的表现。结果表明。新的预报方法对那些没有激波到达地球的事件的预报有显著地改善。在实际应用中,对该类事件的准确预报也是十分重要的。
我们对STOA模型的输入参数(背景太阳风速度、激波初始速度以及事件源位置的经度)进行了修正,从而给出了一个新的SATs预报模型STOA。STOA模型将太阳耀斑事件爆发时刻L1点观测到的太阳风速度作为激波渡越过程中的背景太阳风速度。我们对模型使用的Vsw进行了修正,使得输入的背景太阳风速度更接近激波渡越过程中的实际太阳风速度。激波初始速度Vs0的使用也存在相类似的问题,我们引入一个速度V1修正了Vs0,从而使得该输入参数的使用更加合理。研究发现激波的传播过程存在东西不对称性,于是我们将太阳事件爆发时刻观测者磁足点加入到了模型中,以体现这种东西不对称性对激波渡越时间预报的影响。
利用上述的585次太阳耀斑事件,我们评估了新模型STOA’的预报效果并与STOA进行了对比。结果表明,新模型的预报准确率提高了29%,并且预报时间误差△T的方均根减小了0.73小时。新模型的各个技巧统计量得分均比旧模型高很多,这表明新模型的预报性能比旧模型提高了很多。