973计划项目结题总结报告

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1、《国家重点基础研究发展规划》项目结题验收材料（一）项目结题总结报告项目名称：太阳剧烈活动与空间灾害天气项目编号：G2000078400起止年限：2000年—2005年项目负责人：汪景琇研究员联系地址：北京朝阳区大屯路甲20号，邮编100012中国科学院国家天文台主要承担单位：中科院国家天文台南京大学中科院紫金山天文台中国科技大学中科院地质与地球物理所中科院武汉物理与数学所项目依托单位：中国科学院中华人民共和国科学技术部制二〇〇五年十月1、项目结题基本信息表一973计划项目结题基本信息表项目编号：TG2000078400项目名称太阳剧烈活动与空间灾害天气起止

2、年月2000年10月至2005年9月项目首席科学家汪景琇单位中国科学院国家天文台依托部门中国科学院参加人员总数57第一承担单位中国科学院国家天文台承担单位数9项目总经费4881.1万元其中973计划资助总额2288.7万元累计部门、单位匹配1371万元累计从研究单位获得的人员费1140累计获得的其它资助81.4项目执行情况0101按期结题02提前结题03延期结题04其他课题设置课题编号课题名称课题负责人承担单位起止年月01太阳磁场演化和磁通量输出张洪起中国科学院国家天文台2000.10-2005.902耀斑的时空结构及能量输出方成南京大学2000.10-2

3、005.903太阳高能粒子的起源与输出颜毅华中国科学院国家天文台2000.10-2005.904CME的太阳起源和磁化等离子体输出汪景琇中国科学院国家天文台2000.10-2005.905行星际空间对CME的响应过程王水中国科学技术大学2000.10-2005.906磁层空间暴和磁层对太阳事件的响应徐文耀中国科学院地质与地球物理研究所2000.10-2005.907电离层暴和电离层对太阳活动的响万卫星中国科学院地质与地球物理研究所2000.10-2005.908空间天气预报的物理基础和方法王华宁中国科学院国家天文台2000.10-2005.91、项目主要研

4、究内容和预期目标本项目着重研究太阳活动及其对人类生存的日地环境的影响，特别是太阳剧烈活动的成因，及在剧烈活动中爆发式增长的电磁辐射、高能粒子流、磁通量和磁化等离子体抛射对太阳风和行星际介质、磁层、电离层和高层大气的作用，从而形成空间灾害天气的物理过程，建立和发展空间天气预报的物理基础。这是当代空间科学中最困难、最富挑战性和最能造福人类的多学科交叉的重大科学难题。它适应面向21世纪的中国空间技术、空间探测乃至空间产业的重大需求，并将对宇宙科学中的一个基本问题，带电物质与磁场的相互作用的研究，做出原创性的贡献。这一项目是天文学、空间和地球科学相结合的基础研究项

5、目。它以奠定我国日地空间灾害天气预报的物理基础为国家目标，适应多学科交叉发展的趋势，聚焦于太阳的剧烈活动及其驱动的日地空间灾害天气的机理，力图在新的学科生长点取得原创性的科研成果。按照计划任务书的构想，在这一研究中揭示的太阳变化和空间灾害天气的因果联系，形成的新的概念和理论，不但将为发展我国空间天气预报准备必要的科学基础，而且将为我国空间天气地基和空间观测网的建设等大科学工程做理论和概念准备。2.1主要研究内容1）太阳剧烈活动的能源来自磁场，系统地研究导致剧烈太阳活动如耀斑、日冕物质抛射（CME）的向量磁场结构、演化，取得定量的观测结果，以独立磁拓扑之间的

6、相互作用来理解和构筑唯象和数值模型，乃至物理模型，为理解剧烈太阳活动形成的物理机制和其中粒子加速等高能物理过程，为太阳活动预报提供物理基础。这一研究是关于太阳活动的磁活动机理的研究，包括活动区向量磁场的结构和演化的系统观测，活动区电流、磁螺度和拓扑奇异性的观测和理论研究，活动区和大尺度磁场的理论外推和数值模拟。2）充分利用国际空间观测、特别是SOHO、TRACE、和刚刚投入工作的Hessi等最新的观测，结合我国地面观测等多波段资料进多波段自洽的物理诊断和分析，建立耀斑、CME的磁流体力学和辐射大气动力学模型，系统地理解其中初始能量释放，粒子加速和传播，以及

7、等离子体响应过程，以利于理解太阳输出变化对背景太阳风和行星际的影响过程。在这一研究中将综合地面和空间多类数据和多波段的系统分析，并与磁场观测相结合，理解对空间天气有重要影响的耀斑、CME、空间暴等的形成机理。3）发挥我国世界先进水平的太阳和日地物理观测系统的作用，取得从太阳表面向量磁场演化、太阳剧烈活动的时空结构、动力学，即包括扩展的日冕物质抛射、行星际激波、磁量重联、磁暴、磁亚暴，空间离子暴和电离层暴的多学科多波段的光谱、频谱、成像和流量的时间演化系统，从而认识空间灾害天气形成中的因果联系和基本物理问题。研究太阳风和CME与磁层的相互作用，磁层与电离层耦

8、合，电离层与中层和热层大气的耦合，以理解空间天气事件的形成和各个天