【摘 要】
：
太阳高能粒子（SEP）和银河宇宙线（GCR）是空间高能粒子辐射的重要来源,给航天活动和人类生活带来严重的威胁,由此催生了在数分钟至数十年尺度上评估空间高能粒子辐射危害的需求。在短期尺度上,需要解决如何准确预报单个事件中高能粒子通量的问题,从而为评估高能粒子辐射危害提供数据支撑。在长期尺度上,因为SEP和GCR分别与太阳活动水平呈正相关和反相关,所以需要解决如何提前数十年预测太阳活动水平随时间演化的
论文部分内容阅读
太阳高能粒子（SEP）和银河宇宙线（GCR）是空间高能粒子辐射的重要来源,给航天活动和人类生活带来严重的威胁,由此催生了在数分钟至数十年尺度上评估空间高能粒子辐射危害的需求。在短期尺度上,需要解决如何准确预报单个事件中高能粒子通量的问题,从而为评估高能粒子辐射危害提供数据支撑。在长期尺度上,因为SEP和GCR分别与太阳活动水平呈正相关和反相关,所以需要解决如何提前数十年预测太阳活动水平随时间演化的问题。传统上对高能粒子传播效应的数值模拟采用简单的Parker场,而行星际空间中通常会存在一些非Parker场的大尺度结构,因此本文研究了在磁云和鞘区这两种大尺度行星际结构中高能粒子的传播效应,对准确预报单个事件中高能粒子的通量具有重要的意义。太阳黑子数（SSN）是太阳活动水平的一个很好的指标,所以本文研究了SSN随时间演化的长期预报,对评估长期尺度上高能粒子的通量具有重要的意义。在SEP地面增强事件（GLE59）中观测到了高能粒子通量由于受到磁云和鞘区的抑制作用而表现出两级下降的结构,通过数值模拟重现了该观测特征。研究表明,磁云–鞘区结构在激波到达观测者之前对观测者位置处观测到的质子强度影响不大,但可以显著抑制激波到达观测者之后观测到的质子强度,并且第一级下降比第二级下降的幅度更大,这种抑制作用持续2天左右,所以这是一种局地的通量抑制效应。进一步的研究表明,磁场湍流水平的改变和背景磁场强度的增强都不能单独产生两级下降,并且湍流水平和磁场强度的联合作用对SEP强度抑制的作用比简单地叠加它们各自的影响更大。仅含有磁云或鞘区情况下的模拟结果表明,鞘区对通量下降的贡献最大,而磁云对第二级下降的形成起着至关重要的作用。通过数值求解聚焦传播方程重现了由磁云和鞘区引起的具有两级下降结构的与GLE59伴随发生的GCR福布斯下降（FD）事件。总的来说,含有磁云–鞘区结构的模拟结果重现了观测的主要特征,如前兆增强、两级下降、振幅和总恢复时间等。两级下降出现在磁云–鞘区到达观测者的时刻。仅含有鞘区或磁云的模拟结果表明,鞘区引起的FD振幅较大但恢复时间短,而磁云引起的FD振幅小但恢复时间长,因此鞘区对两级下降FD的振幅大小起着重要的作用,而磁云则有助于第二级下降的形成并且延长了FD的恢复时间。进一步的模拟表明,磁云–鞘区结构中的磁场湍流水平和背景磁场强度对于与GLE59相关的两级下降FD的形成是至关重要的,表明当存在大尺度行星际结构时,在GCR的模拟中需要考虑磁场和湍流水平剧烈变化的影响,即需要采用聚焦传播方程而不是Parker方程。根据改进的logistic函数构建了SSN在太阳周内的演化模型,基于该模型构建了SSN的预报模型TMLP和TMLP-E,这两个预报模型可以分别提前约1个和2个太阳周预报SSN随时间的演化情况。TMLP模型预报的太阳周振幅8)、上升期长度(（6）和太阳周长度（8）在95%置信水平下的置信区间分别为[-22.7%,18.4%]、[-34.6%,38.8%]和[-24.3%,17.7%]。TMLP-E模型预报的8、(（6）和(（8）的置信区间分别为[-41.9%,33.9%]、[-43.1%,62.5%]和[-28.9%,22.8%]。利用TMLP和TMLP-E模型给出了25和26太阳周SSN的预报。25太阳周振幅的预报值为115.1,置信区间为[101.8,136.3];太阳活动峰值将出现在2024年10月,置信区间为[2023年2月,2026年9月];预计于2031年1月结束,置信区间为[2028年5月,2032年12月]。26太阳周振幅的预报值为107.3,置信区间为[62.3,143.6];太阳活动峰值将出现在2035年11月,置信区间为[2033年10月,2038年11月];预计于2041年1月结束,置信区间为[2038年11月,2044年7月]。预报结果表明,25和26太阳周的活动水平将与24太阳周的相似,都处于较低的水平,因此24–26太阳周将组成一个新的Gleissberg周的极小期。
其他文献
金属材料一直是工程结构材料的重要组成部分,获得高强度与高塑性的综合力学性能是研究者们奋力追求的目标。金属发展的瓶颈在于较低的比强度以及强度和塑性的倒置关系。目前工业上最常用的改善金属材料力学性能的方法为合金化。但该方法依赖于资源,且成分复杂,较难循环利用,不利于金属的可持续发展。晶体中的缺陷（如位错、空位、晶界等）有望代替合金元素改善金属材料的性能,但晶体缺陷稳定性差,很难调控。通过近年来的研究,
有机防热涂层由于其优异的加工性能和出色的防护特性,在日常生活中应用广泛。常用涂层基体耐热性差、高温结构转化效率低,使得涂层高温下易分解失效,且现有防热涂层性能单一,难以满足目前电子器件、先进装备等高精尖技术领域的热防护需求。聚硅氧烷由于硅氧主链键能高、烧蚀产物结构稳定,以其为基体制备的有机硅防热涂层可有效应对严苛的烧蚀环境。因此,设计可高温结构转化的聚硅氧烷,可大幅提高有机硅涂层的防热性能,拓展其
多年来,对天然细胞结构和功能的模拟一直是细胞生物学领域研究的重点。随着合成生物学的飞速发展,通过自组装的方法,利用化学分子或功能材料构筑具有细胞结构和功能的仿细胞组装体引起了人们的极大关注。这些组装体模型在生物技术、生物医学和环境科学等领域得到了广泛应用,并为理解细胞机制和生命起源提供了重要的理论基础。目前,大部分研究主要集中于对单个仿细胞组装体的功能设计,而对组装体与环境之间的相互作用,尤其是组
锰基材料作为混合电容器的负极因其储量丰富、理论比容量高、环境友好等诸多优点受到广泛关注。但由于锰基化合物的“价态转换”反应机制,致使其在充放电循环过程中存在体积膨胀明显,团聚现象严重等问题,而且锰基材料自身也存在导电性差以及首次循环库伦效率低等问题。为此,本文以解决锰基负极材料倍率性能差,容量衰减快,首次库伦效率低等问题为主要目的,采用多种手段:包括碳材料包覆、双金属协同、构建三维结构、晶态非晶态
随着国家对环保要求的日益完善化和严格化,污水排放标准近年来也逐步提升,但是污水处理厂尾水仍然具有水量大、污染物浓度较高、可生化性差等特征,尤其尾水中氮磷浓度偏高,直接外排进入环境存在水体富营养化等生态风险。因此,强化污水厂处理效能的同时增设深度处理单元进一步处理尾水,已成为未来污水厂新建及改造的必然趋势。人工湿地作为生态安全缓冲的深度净化工艺,能有效利用生物/生态高度协同的运行模式提升污水厂尾水处
CO2的过量排放所导致的生态环境问题日趋严重,其中碳捕集、利用和储存是实现CO2减排的重要手段之一。CO2作为一种含量丰富、无毒、可再生的C1原料,将CO2进行合理有效的转化受到广泛关注。三嗪类化合物是一种富氮结构的催化剂,对CO2具有较高的吸附亲和力,可作为碱性位点活化CO2。然而由于N的弱碱性使得三嗪类催化剂在CO2环加成反应中的催化活性较低。因此,本论文主要通过元素掺杂、官能团的功能化以及介
芳香硝基化合物（Nitro-aromatic compounds,NACs）作为化工行业的重要原料及中间产物,具有结构稳定,且难降解等特点,不仅污染环境,还会影响动植物及微生物的生长繁殖,严重威胁人类的生命健康。与其它芳香硝基化合物降解方法相比,生物法因其成本低、反应条件简单等优点而受到研究人员的广泛关注。实际降解含有芳香硝基化合物的工业废水过程中,普通微生物在低温环境下生长代谢容易受到抑制,而难
球体入水问题研究是跨介质飞行器和空投鱼雷等武器研制的理论基础,以往的研究多以刚性球体为研究对象。近年来,超弹性材料因其具有独特的力学性能而得以蓬勃发展,在航空航天和国防领域得到广泛应用,超弹性球体的入水问题也逐渐受到了密切关注。与传统的刚性球体入水不同,超弹性球体入水是一个典型的复杂流固耦合问题。在入水过程中超弹性球体会发生明显的变形行为,并与入水喷溅和空泡演化行为相互耦合,进而形成独特的多相流动
中高温储热技术是将太阳能、工业余热和废热等能量储存起来,以解决能源时空分布不均或可再生能源供给侧与用能需求侧不匹配所带来的问题,可显著提高能源系统的能量利用率和能量供给稳定性,降低系统成本。因此,开发高效的中高温储热系统和新型集热储热方式对新能源的开发和高效利用具有重要的意义。然而,受相变材料导热系数低和腐蚀性强的影响,中高温填充床潜热储热系统在热性能提升、结构优化设计、高温能量获取方面发展缓慢,
由于现代工程系统对高精度和强鲁棒性的迫切需求,抑制外部干扰、参数摄动以及未建模动态等不确定性已成为一个重要课题。滑模控制可以将被控系统驱动到预设的滑模流形上,然后采用切换控制以保持滑模运动,进而对匹配不确定性表现出强鲁棒性。随着微处理器硬件的价格越来越便宜,控制算法通常在数字电子设备中实现,因此迫切需要设计能直接数字化实现的离散滑模控制算法。由于系统采样频率和滑模切换频率有限,离散滑模控制系统表现