Space Weather Study in China 2017/9/13 国家重点基础研究发展计划（9 7 3计划） 课题任务书 日地空间天气预报的物理基础与模式研究 第六课题组 空间天气预报方法和技术的 应用与集成研究 王华宁、张效信、李可军、黄文耿 中国科学院国家天文台、云南天文台、空间中心 中国气象局空间天气监测预警中心

Space Weather Study in China 2017/9/13 内容提要 1. 研究内容 2. 预期目标 研究方案与技术路线 年度计划

Space Weather Study in China 2017/9/13 1. 研究内容 下面的研究内容结合未来的空间环境保障需求提出。这种由需求牵引设定研究内容的方式，本质上需要进行从太阳、行星际、磁层和电离层多个预报模型的数据融合和集成研究，从而达到满足保障需求的目的。 主要研究内容： 开展太阳活动整体行为和太爆发事件物理机理和预报方法研究，完善太阳活动周预报模式、太阳X射线耀斑预报模式、日冕物质抛射预报模式、冕洞高速流与地磁活动预报模式、高能质子事件预报模式。通过集成现有太阳活动预报模式工，形成太阳活动综合预报模式体系； 通过分析大量太阳爆发事件的观测资料，寻求太阳爆发件对日地空间影响的方式，研究太阳爆发活动对地有效性，为近地空间环境预报模式提供有效参数； 开展针对航天工程项目的空间辐射环境预报方法和技术研究，探索航天器和航天员的多种带电粒子辐射环境预报模式集成途径； 开展特定轨道的空间环境预报方法和技术研究，为探月工程大气和电离层轨道修正提供有效的空间环境参数； 开展中高层大气参数预报模式研究，为载人航天交会对接和后续空间站任务提供实用的轨道大气参数预报模型

2. 预期目标 形成基于空间天气过程物理机理的经验和数值空间天气预报模式体系，初步实现部分预报模式之间的因果关联耦合。发展、集成和开发业务化空间环境预报模式工，应用于我国的大型航天工程和任务，为空间活动的安全保障提供高质量的和高可靠的服务。形成具有坚实理论基础的空间天气预报专家群体，为相关部门输送空间天气预报业务骨干。 本课题对国家重大战略需求的预期贡献如下： 发展太阳活动周活动水平和异常行为的预报理论和方法，为国家制定全球 变化和减灾、抗灾等政策提供决策依据； 为国家探月工程提供空间天气预报服务； 为国家载人航天提供空间天气预报服务； 为国家空间站计划提供空间天气预报服务； 为国家各类卫星的发射安全和安全运行提供空间天气预报服务； 为社会各部门（如通讯、导航、…）提供空间天气预报服务； 开展空间天气效应的基础研究，为各部门使用空间天气预报提供决策指导

Space Weather Study in China 2017/9/13 3. 研究方案与技术路线 研究思路 （1）通过大子样事件的统计和分类研究，取得对于空间天气过程的可靠和规律性的认识，为我国空间天气预报方法和模式发展提供观测基础。本课题执行期正好覆盖太阳活动第24周峰年，期间预期将会发生一系列剧烈的太阳爆发及由此产生的重大空间天气事件。这些典型的事件为空间天气研究提供了绝佳的样本。通过特定事件的综合研究，发展各个环结上的预报模型并加以检验。 （2）针对特定轨道的空间环境特点和安全保障要求，集成、发展和建立行之有效的预报方法和预报模式。特别是要结合各类用户和航天工程的特点，开发针对性较强的业务型空间天气预报模式。在此基础上进行空间天气预报方法和技术的集成。 技术路线 (1)从空间天气基本过程出发，开发新的预报要素，建立数值预报方程； (2)在开发出的新预报要素的基础上，建立具有物理基础的新预报方法和技术； (3)利用和结合相关的观测数据，优化预报模型，提高预报精度； (4)充分利用国内外相关研究成果，开发和集成新的、有效的预报模式和预报模型，利用24太阳活动周对集成研究效果进行检验。 (5)针对特定航天工程和任务的具体需求，开展和提供特殊需求的空间环境安全保障服务工作，并在实际服务工作中检验预报模型的有效性。

3. 研究方案与技术路线 创新性 形成结合我国实际的集成化空间天气预报方法和技术体系。 可行性 3. 研究方案与技术路线 创新性 形成结合我国实际的集成化空间天气预报方法和技术体系。 可行性 （1）国内外的空间天气监测数据和预报模式建模经验为实现预报模式之间的因果关联耦合提供了重要基础。 （2）不断增长的空间天气服务需求，为发展、集成和开发业务化空间环境预报方法和技术提供了最佳环境。 （3）本课题参加人员和流动人员来自中国科学院国家天文台、空间科学与应用研究中心和国家气象局空间天气监测预警中心。这三个单位拥有我国空间天气预报研究和业务运行的核心力量。初具规模的空间天气预报骨干队伍是完成课题任务的基本保障。

4. 年度计划 任务期间为2011年1月1日至2015年8月31日 研究内容 预期目标 第 一 年 4. 年度计划 任务期间为2011年1月1日至2015年8月31日 研究内容 预期目标 第 一 年 分析现有的太阳活动、地磁活动、电离层扰动预报方法和技术的局限性，寻求完善办法；分析现有的空间和地面观测数据和用户需求，优化预报要素。 掌握国内外空间天气研究动态，了解国际空间天气预报模式的主要特点。熟悉我国载人航天工程和月球探测计划在空间环境保障方面的需求。 第 二 年 通过峰年典型事件统计分析，选择太阳磁场、冕洞、行星际磁场、地磁场、电离层等方面的关键参量，探索这些关键参量之间的物理联系，寻求部分空间天气过程可预报性的物理基础。结合载人航天工程和月球探测计划需求，发展新的空间天气预报方法和技术。 确定空间天气过程的关键参量，明确这些物理参量之间因果链条。形成适应载人航天工程和月球探测计划需求的空间天气预报方法和技术基础。 第 三 年 在空间天气过程的关键环节上对太阳活动周预报模式、太阳X射线耀斑预报模式、日冕物质抛射预报模式、冕洞高速流与地磁活动预报模式、高能质子事件预报模式进行全面更新。 形成部分拥有自主知识产权的独创性的预报方法和技术：如太阳活动周预报模式、太阳X射线耀斑预报模式、日冕物质抛射预报模式、冕洞高速流与地磁活动预报模式、高能质子事件预报模式，获得适应载人航天工程和月球探测计划需求的空间天气预报模式。 第 四 年 结合各类空间环境保障任务，对已经形成的空间天气预报方法和技术进行经评估和检验，为模式集成奠定基础。 掌握空间天气预报方法和技术集成的关键环节。 第 五 年 利用太阳活动峰期的有利时机，应用新型预报方法和技术进行空间天气预报服务。通过实际应用，检验预报方法和技术集成的效果。 获得集成化的新预报方法和技术。根据评估结果，确定今后的改进方向。

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