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SolarActivityPrediction
简介
太阳活动预报研究如何预测太阳活动的发生、发展及其对地球环境和人类活动的可能影响。是一项为科学研究以及人类的生产和生活所需的社会服务性工作。它是日地关系研究、日地空间环境研究与自然环境状态预测的一个重要内容。太阳活动是地球空间环境的重要控制因素，又是环境扰动的源。所以在近两个太阳活动周以来逐渐形成的 “空预报是最重要的组成部分之一。
太阳与天气、太阳与气候的关系密切地联系农业生产，很久以来一直是日地关系研究的重要内容。几十年来，雨量、气温等气象条件是否受太阳黑子活动的影响问题受到了广泛的关注。近二三十年人们进一步探讨了大气电参量、雷暴现象、大气中臭氧含量对太阳活动的响应，深入探讨了太阳耀斑发射的电磁辐射和粒子流的大气效应以及起源于太阳的行星际扇形磁结构对气象要素的影响。这些研究的最终目的之一是服务于人类对自然灾害的预测与预防。1928年法国人费里耶(Ferrie)利用巴黎埃菲尔铁塔开始作太阳活动与地球物理资料的广播服务，其目的是研究实时的太阳活动对电波在电离层中传播的影响。在以前苏联于50年代后期成功发射人造卫星为标志的人类进入空间时代之前，人们对于缓变型太阳活动和爆发型太阳活动产生的地球磁层和电离层的扰动已经有了相当的认识。无线电技术的发展、无线电通讯的广泛使用以及前面所提及的对自然灾害的预测，是太阳活动预报学得以发展的重要推动力。
空间时代的来临，更大地推动了太阳活动预报的研究，扩大了太阳活动预报的服务范围。保障宇航员与宇航设备安全的考虑，大大提高了太阳活动预报的重要性，也提高了对太阳活动预报的要求。国外与国内航天的经验表明，相当大比例的人造卫星异常事件起因于卫星的空间环境，而空间环境明显受控于太阳活动。近年研究还表明，太阳活动能影响地球物理勘探的效果，影响长距离输油管道的管理、缩短管道的寿命，破坏大规模输电网等地面技术系统，甚至信鸽的回巢率、人类的交通事故率和某些疾病的发病率都可能与太阳活动有关。
当前国内、国外所作的太阳活动预报，一般是按预报的时间提前量分为长期、中期和短期预报。长期预报以预报未来的太阳黑子周或未来几年的太阳黑子活动水平为主。水文、气象、地震等的研究与预测以及科学研究常需要长期太阳活动预报作参考因素。中期预报一般是指提前一周至几个太阳自转周的预报。预报的内容有太阳黑子和太阳耀斑的活动概况及太阳在波长为10.7 cm处的辐射通量等。这种预报对于安排航天器的发射、空间任务的执行、通讯计划的实施等具有重要参考价值。短期太阳活动预报是指提前量短于3天的预报，太阳爆发的X射线辐射强度和太阳的质子发射是主要的预报内容。它对于调整或改变短期工作或执行中的、会受到太阳活动影响的任务是重要的参考因素。此外，还有所谓超长期预报和太阳活动警报。前者是给出未来几十年或更长期的太阳活动水平的估计，后者则是在观测到某种太阳爆发后立刻预报该爆发可能产生的地球物理效应。这种警报在空间、国防、外交、交通和商业等活动中均有实用意义，虽然它的时间提前量较短，约几十分钟至几十小时。
长期太阳活动预报在国外开始较早，到1965年才开始作提前几天的短期太阳耀斑预报。中国在60年代以前只有少量的长期太阳活动预报工作。从60年代中期开始，组织了较多的太阳物理工作者从事太阳活动预报研究，起因也是电离层骚扰预报需要有太阳活动预报的支持。随着中国航天业的兴起，太阳活动预报更有了长足进展： 1969年4月北京天文台发出中国的第一次中期太阳活动预报，预报的内容是未来一个月内可能发生短波通讯衰减的日期和可能发生太阳质子事件的日期。预报的用户主要是通讯部门和航天部门。60年代的末期至70年代初期，中国有关天文台、站组成了为预报研究与服务而工活动预报工作使用数值预报和经验统计规律相结合的综合方法，特别是把太阳活动经度带的概念引入中期预报，发展出了太阳黑子群类型—经度—时间图的预报法。中国的中期太阳活动预报已有近30年的历史，完成了大量的服务性工作。
在国内太阳物理界投入较大人力和设备从事太阳活动预报不久，长期太阳活动预报方面即有论文于1975年发表，估计了第21周上升相太阳黑子相对数的时间变化。长期预报中，相当多的工作集中于预报未来太阳周黑子相对数月均值的平滑值的峰的幅度和出现的时间，以及预报谷的值的幅度和时间。国内、国外给出的预报结果弥散很大，尚无统一的较好的预报方法。从最近几个太阳周的预报情况分析，用地磁扰动作先兆可能是较好的预报方法。中国的长期预报多是把黑子相对数作为时间序列，建立某种数学模型来预报。最近国内已有用神经网络作预报的探讨。黑子相对数非平滑值具有很大的起伏特性，很难预报，最近国内也有用相似周的方法作这方面的预报试验，以满足用户的实际需要。
在90年代以前，只在用户的委托下，中国的太阳活动资料交换与预报网才在指定的时期内每天发布短期太阳活动预报。预报网主要由北京天文台、紫金山天文台、云南天文台组成，预报内容是太阳质子事件和短波通讯衰减的发生。预报方法是以统计工作为基础的概率预报和回归方程的预报。太阳黑子群的磁结构在短期预报中是最受重视的预报因子。北京天文台的太阳活动预报中心于1990年成立之后，从1991年1月开始每天发布短期太阳活动预报。对太阳X射线爆发的级别和质子能量大于10 MeV、通量不小于10pfu(通量单位)的太阳质子事件作今后两天的预报。这与国际日地预报机构的太阳活动短期预报内容一致。美国空间环境服务中心在60年代末曾为阿波罗登月飞行作过能量大于30 MeV的太阳质子事件的预报。在90年代上半期，中国对太阳X射线爆发的短期预报所具有的能力或水平可以用80%以上的报准率、20%以下的虚报率与漏报率之和来表示。但太阳质子事件的漏报率在太阳活动较低时期是相当高的，这也是国际上的普遍情况。最近中国已有用人工神经网络作太阳质子事件警报的尝试，可望预报水平有较大的提高。自1979年至1996年，国际上共召开了5次世界性的日地预报研究会，每次都有数篇中国学者的太阳活动预报论文发表。总的来看，中国的太阳活动预报工作已跻身于该领域的国际先进行列。
太阳活动预报的研究与服务，已经为中国的航天、通讯、勘探及科学研究事业，为水文、气象和地震等的预测探索，为信鸽竞飞及其他某些方面的工作做出了它特殊的贡献，获得了用户的好评。并且于1978年获得全国科学大会的科研成果奖，1990年获中国科学院科技进步一等奖，1992年获国家科技进步三等奖。此处还获得有关院、部、委的数次嘉奖。