今年世界气象日的主题是:“太阳、地球和天气”,太阳、地球、天气与空间天气有什么样的联系?空间天气是发生怎样的“天气”现象?空间天气的发生会对我们的生活有何影响?

专家顾问:国家空间天气监测预警中心首席预报员 薛炳森

记者:中国气象报记者苏杰西

记者:什么是空间天气?

薛炳森:空间天气是指近地空间或从太阳大气到地球大气的空间环境状态的变化。空间天气发生在距离地面30公里以上到太阳之间的空间中,指的是太阳上的太阳风、磁层、电离层和热层中可影响天基和地基技术系统的正常运行和可靠性,危及人类健康和生命的条件或状态。

记者:空间天气为什么叫做天气?会有风雨雷电这些天气现象发生吗?

薛炳森:空间天气(Space Weather)一词最初是在20世纪70年代初,由美国空间物理学家M.Dryer博士的《太阳活动观测和预报》的序言中提出来的。我们现在说的空间天气这个名词是由Space Weather这个单词翻译为中文的。

空间天气与我们熟知的风雨雷电等行星大气层内天气现象截然不同,空间天气研究的是太阳到地球对流层以上的广袤空间的物理形态和过程,它涉及的是空间等离子、磁场和辐射等现象。空间天气通常与近地空间磁层紧密相连,但其也研究太阳和行星际空间的变化。这里可以看到太阳喷发、地磁暴、电离层暴等过程,也有波澜不惊日子,因此我们形象地称之为空间天气

记者:空间天气的变化都是因太阳的变化产生的吗?

薛炳森:是的。空间天气存在于地球与太阳之间,空间天气的变化源头是太阳活动。太阳上出现的耀斑和日冕物质抛射等剧烈活动,都会对高层大气、电离层等空间层产生严重影响。

记者:空间天气的发生会对我们的生活产生什么影响?有哪些日常生活中的事件是由空间天气引发的?

薛炳森:空间天气与人类的生存发展息息相关。

当太阳风暴爆发时会影响通讯、威胁到卫星正常运行,导致GPS导航误差、破坏臭氧层,在一定情况下也会对人体的健康产生影响。地磁场急剧变化(磁暴)也会对输电系统和地下管线产生破坏。如果航天员出舱时撞上粒子雨也会导致伤亡。

美轮美奂的极光也是由空间天气引发的。太阳活动产生带有磁场和等离子的太阳风,在和地球相遇时引发的高能粒子会沿着极区的磁力线进入到地球,并与地球大气中的原子碰撞,在极区造成的发光现象就是极光。

我们都知道信鸽是认的,信鸽飞行过程也会受到空间天气引起的地球磁场变化影响,目前我们已经发现,外太空在上演强磁暴时,磁场发生偏转等变化,信鸽也会受到影响迷路。国家空间天气监测预警中心近年也推出了信鸽飞行指数预报,针对太阳活动对地球造成的影响——地磁活动情况的预报及转化,作出影响信鸽飞行的环境预报指数。

记者:空间天气事件发生频率如何,强度如何?产生的影响都是负面的吗?

薛炳森:全世界几乎每年都会发生影响程度或大或小的空间天气事件,空间天气扰动的强度也有强有弱,较强的空间天气扰动会产生灾害性影响,一般地,强空间天气事件大多出现在太阳活动峰年和下降期。灾害性空间天气一旦发生,可能会造成巨大的损失。

记者:空间天气预报做些什么?

薛炳森:空间天气预报是根据观测资料和预报模式,对太阳活动、行星际、磁层、电离层、中高层大气中关键要素作出监测预警预报。

空间天气领域的研究和技术突破主要关注在包括太阳有没有活动区,活动区有多大,结构与形态是怎样变化的,所发出的光辐射是否如常等。根据科学研究,建立太阳活动和空间天气事件传播的数学模型,根据监测数据进行运算,结合长期观测所获得的经验,对太阳活动和事件影响提前预报,准确预警。将服务与产品结合到实际应用中来,按照行业和领域特点,制定预案与策略,把损失和影响降到最低。

中国气象局国家空间天气监测预警中心主要通过其官方网站发布业务产品,包括综述及预报类、监测类、空间天气报告等多类产品,为我国卫星发射、在轨卫星安全、卫星返回安全、载人航天活动安全、地面技术系统安全、导航、通信等提供保障服务。

记者:从空间天气的角度如何看今年的世界气象日主题太阳地球和天气

薛炳森:首先,空间天气和传统气象位于不同层次,但同受太阳制衡。而太阳正是空间天气研究的范畴,空间天气今后需要加强研究和观测,着力发现影响气象的太阳物理过程和关键参数,能够从能量输入的角度为气象和气候预报提供支撑。

其次,对流层是空间天气的下界面,特别是近地空间环境,需要考虑天气过程的影响;研究空间天气因素对局地天气的影响,如宇宙线与云量的关系。

第三,深入分析空间天气要素和气候的长期统计关系,如未来莫德尔极小期的到来,对灾害性气候过程提供辅助预报和分析手段。

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