973计划项目结题总结报告

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◦◦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 起止年月 太阳剧烈活动与空间灾害天气 2000年10 月至 2005 年9 月 单位 中国科学院 中国科学院国家天文台 中国科学院国家天文台 参加人员总数 承担单位数 项目首席科学家 汪景琇 依托部门 第一承担单位 项目总经费 其中973计划资助总额 累计部门、单位匹配 累计从研究单位获得的人员费 累计获得的其它资助 项目执行情况 课 课题编号 课题名称 57 9 4881.1万元 2288.7万元 1371 万元 1140 81.4 01按期结题 02提前结题 03延期结题 04其他 课题 承担单位 负责人 太阳磁场演化和磁通 张洪 中国科学院国家天文台 量输出 耀斑的时空结构及能 起 起止年月 01 2000.10 -2005.9 2000.10 01 题 02 量输出 设 太阳高能粒子的起源 方成 南京大学 -2005.9 颜毅 中国科学院国家天文台 华 2000.10 -2005.9 03 与输出 CME的太阳起源和磁 04 置 汪景 中国科学院国家天文台 琇 2000.10 -2005.9 2000.10 中国科学技术大学 化等离子体输出 行星际空间对CME的 05 响应过程 王水 -2005.9 2000.10 -2005.9 2000.10 -2005.9 2000.10 磁层空间暴和磁层对 徐文 耀 万卫 星 王华 中国科学院地质与地球 物理研究所 中国科学院地质与地球 物理研究所 06 太阳事件的响应 电离层暴和电离层对 07 太阳活动的响 空间天气预报的物理 08 基础和方法

中国科学院国家天文台 /宁 -2005.9 2、项目主要研究内容和预期目标

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，以磁 拓扑之间的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气链条间的能量传输过程。

4）把太阳大气、太阳风、日球作为一个积分系统，研究其中爆发式事件发生 和发展过程，形成对

空间灾害天气的检测、预报、预警的科学概念、方法和模 式。对空间天气的可预报性、预报必需的观测基础、作为预报依据的主导性的 物理规律、预报的不确定性及我国空间天气预报的发展战略得到初步的结论性 的意见

2.2 预期目标

1）在空间天气过程的关键环节取得突破性进展。 预计可望取得重大突破性进展 进展的方面包括太

阳向量磁场的演化、耀斑中的粒子加速、 CME 的太阳源区认 证、太阳风加速机制、空间暴的形成机理、磁暴磁亚暴理论模型、我国电离层暴 的发展规律，以及空间天气的物理预报的原理等。 。

2）对空间天气总体过程的时空结构得到更为清晰的物理图象 ，如日地空间多个 层次对太阳输出剧

烈变化的时空响应和因果关系。 通过几个重大空间天气事件 的系统观测的分析研究， 理清基本的链条和其中决定性的物理过程， 在空间天气 综合研究上取得重要进展。

3）为保证我国不迟于发达国家能在 2005 年前后开展实时空间天气预报提供决 策和物理基础。 提

出对中国国家空间天气实施计划的咨询意见 。

4）为我国 21 世纪日地空间科学探测做好科学积累，提出新的突破性的思路和 概念，在项目结束

时能 形成一两个大型空间计划的初步方案 。

通过项目的实施， 一个基本的目标是实质性地提高我们的原创能力， 并在太 阳剧烈活动和空间灾害天气研究中在国际上取得足够的显示度， 真正占有一席之 地。

3、 项目研究计划的完成情况

项目集中了我国太阳物理、 空间科学、 地球物理和中高空大气物理学领域一 批最优秀的学者。 在国家目标和学科发展趋势的导引下， 项目组完满地完成了预 定的研究计划， 取得了一些重要的原创性研究成果， 并在相关研究领域产生了重 要的国际影响。 项目组成员在项目执行期间获国家自然科学二等奖两次、 国家科 技进步二等奖一次，一名成员被选为中国科学院院士， 11 名青年学者获国家基 金委杰出青年基金和“百人计划”支持。

项目组五年来发表 SCI 论文 628 篇，其中 SCIENCE 1 篇；应邀在国际最 著名的《天文学和天体物理学年鉴》 （Ann. Rev. Astron. Astrophys. ）发表评述 论文 1 篇，这是中国天文学家首次获此殊荣， 在这一最高层次的综述杂志发表论 文；在重要国际会议作大会特邀报告 77 次(不含双边国际会议) ，包括在国际 天文联合会( IAU )、空间研究委员会 (COSPAR) 等编号学术会议 16 篇和国际天 文联合会等地区性学术大会特邀报告 26 篇。项目执行期间发表的部分论文已得 到国际同行 700 多次的 SCI 引用， 多篇工作被收入国际新进出版的教科书。 从 2002-2004 年一年一度关于整个天体物理的年评中( PASP, Trimble & Aschwanden )项目每年被评述的论文平均为 18 次。项目组成员作为科学和地 区委员会，组织召开了国际天文联合会第 226 次学术大会，推动了国内外 对“日冕和恒星物质抛射”的研究。

项目组充分发挥我国已建立的具有国际一流水平的磁场望远镜、 射电宽带动 态频谱仪和有特色的太阳二维成像频谱仪等观测仪器的作用， 充分利用国外空间 观测资料，在太阳活动区和太阳剧烈活动的三维结构、 时空演化过程、 形成机理 等研究方面，取得重要进展， 在取得重要的观测研究成果的同时， 提出了一些有 影响的半定量和定量的物理模型， 得到国际学术界的承认； 取得了对本次太阳周 两次最重大的太阳爆发事件 (2000 年 7 月的 Bastille 事件和 2003 年 10-11 月的

Halloween 事件)从太阳向量磁场演化和表面磁活动到日地空间扰动、 磁层空间 暴和电离层暴等的

完整的时间序列和物理图象。 在国际上率先发表了对它们的 研究成果，并由汪景 琇在国际上建议和组织，为权威刊物 Solar Physics 组织了 对 Bastille 事件的研究主题卷( Solar Phys. 2001,204 )。项目有关课题组取得了 本次太阳活动峰期国际上最完整的太阳向量磁场观测资料， 为我国和国际太阳物 理研究做出了重要的贡献。

项目组在四年多的研究工作中， 努力强化现有的太阳物理和日地物理观测能 力，发展新的探测手段， 实质性地抬升了我国日地物理的实测能力。 完成了目前 世界上最大口径的对称光路真空太阳望远镜的设计工作， 解决了地平支撑、 像场 消旋、真空密封、高精度跟踪、 Stokes 光谱测量和数据获取等技术难题，研制 完成了太阳塔的机械、 电控系统， 完成了厂内组装和两次机电联调， 达到了预期 的结果。

项目组为日地空间科学探测努做了重要的科学积累， 发展了突破性的新的思 路和概念。项目组成员为我国第一个科学卫星“双星计划”的实施作出了不可取代 的贡献，又作为首席科学家先后提出了中法“太阳探测小卫星计划 (SMES) ”和在 日地 L1 点进行空间天气监测的“夸父计划”， 并进一步凝炼了空间太阳望远镜

(SST)的科学目标。这三个空间计划都得到国防科工委民用航天项目的预研立 项，为未来 10-20 年我国太阳和空间科学探测保持了强大的储势。

为实现适时开展我国空间天气预报的国家目标，项目组组织了以“中国国家 空间天气计划”为主题的香山科学会议，在会议简报中提出了关于中国国家空间 天气计划的战略性思考； 最近，以项目的研究成果为基础， 进一步组织了关于国 家空间天气实施计划的讨论， 完成了呈报国家科技部的建议书， 为制定国家空间 天气实施计划提出了系统的科学论证。

各课题组完成计划任务的详细情况已展示在各课题组的总结报告中， 在项目 总结中将不再一一陈述。

4、 项目研究成果的水平与创新性

项目的研究成果表现在多学科的前沿领域和交叉领域。 主要研究成果具有原 创性，部分成果具有国际领先水平。作为涵盖太阳物理学、行星际物理学、磁层 物理学、电离层物理学、 中高层大气物理学和地球物理学等多学科领域的研究计 划，项目的研究成果是大尺度和多方面的， 涉及太阳和空间物理的基本问题。 项 目的研究成果体现在： 1)在重大前沿方向的观测积累和重要的观测发现，

2)提 出和发展的在国际上有影响的理论模型和理论计算， 3)在太阳和空间科学一些 最基本的学科

问题上的重大进展， 4)形成对学科研究有重要影响的创新集成研 究。 这一总结通过列举部分原始创新性研究成果以阐明成果的水平和原创性。 4.1 太阳向量磁场的可靠观测和关于太阳向量磁场结构与

演化的领先研究 太阳向量磁场的可靠测量在太阳活动和空间天气研究中具有最重要的意义。 它对太阳剧烈活动中基本物理过程的诊断和理论模型的检验是决定性的。 项目组 系统检验和完善了国家天文台怀柔太阳观测基地太阳向量磁场测量的理论定标 (Su & Zhang 2004a )，从理论和实测两方面定量分析了磁光效应对磁场测量的 影响 (Su & Zhang 2004b) ，通过对不同太阳天文台(怀柔太阳观测基地、美国 夏威夷大学 MEES 天文台、日本国立天文台)的矢量磁场观测的详细比对，确 定了怀柔向量磁场观测的可靠性和不确定性， 评估了当代太阳向量磁场测量的现 状和前景( Zhang et

al.2003 )。这些工作是实测研究中最具基础性的工作，是基

于向量磁场观测的太阳物理研究的基础， 的参考价值。

基于向量磁场的观测和理论研究取得重要进展。 通过把太阳活动区电流分解 成涡旋分量和剪切分量，张洪起（2001 ）揭示了电流螺度与观测的磁场剪切与 梯度的内在联系，并用于太阳活动区磁场的研究，为国际同行向量磁场研究所借 鉴。 对典型太阳活动现象及其产生强烈日地物理效应的重大活动和太阳超级

活动区的磁场特征进行了系统的观测研究。在成功观测太阳

对各国学者的向量磁场观测研究有重要

23活动周峰年耀斑

—日冕物质抛射活动区磁场和速度场的基础上，项目组结合国际空间卫星 YOHKOHSOH（和TRACE的观测资料，详细地研究了 2000年7月国际编号9077 太阳活动区和正在研究的2003年10月10486太阳活动区等。观测资料被国内外 太阳物理学家广泛使用，相关研究论文（ De ng 2001; Liu &

Zhang 2001,2002;

Zha ng et al. 2001 ）在国际上产生重要的影响。利用怀柔太阳磁场和速度场的

大量观测资料，在太阳耀斑活动区强剪切磁反变线附近的拓扑性质，

太阳光球矢

量磁场（电流，螺度）变化、非势磁能的形成、释放和耀斑一日冕物质抛射的联 系等基本科学问题取得重要进展。

4.2日冕磁场的三维理论重构取得重要进展

目前关于太阳大气磁场计算的方法仍未成熟，

美国2000年版的《国家空间

我们曾首次得到

天气计划》将日冕磁场的重建列为模型研究中的一个重要内容。

了具有有限能量的一般（非常〉）无力磁场问题的边界积分方程，成为国际公认 的基本方法之一，得到国内外学术权威的重点评述与引用。

项目组对这一方法的

原理和可靠性作了进一步的研究。系列研究工作已被美国学者在 Spinger出版社 新近出版的《Physics

of Solar Corona》（Springer,2005 ）教科书中单列一节介 绍其方法原理。

在这一系列的工作中，课题组首次以我国向量磁场观测数据为基础， 非线性无力场理论外推方法，重建得到悬浮在太阳低层大气中的磁绳（

经上述

Flux

Rope）结构，它与H〉观测到的暗条位置一致，也与空间 TRACE卫星紫外波段 观测到的一个间歇

性产生的亮条位置一致

（Yan et al. 2001 ）。这项工作很快得

到国际学者的多篇SCI论文的重点引用。Manoharan等（2001 ）利用IPS 观测得到与之符合的磁能估计。有关工作分别应邀在IAU Symposium 226, “世界 空间环境论坛”、“空间环境中的高性能计算研讨会”和第十届欧洲太阳物理会议等 10个国际会议上作特邀报告。

寻找向量磁场的奇点并研究其邻近区域磁场结构，对发展三维磁重联理论有 关键性的科学意义。研究生赵辉在导师的指导下(

2005)由微分几何的方法首

次得到在太阳三维向量磁场中确定磁场奇点(Null Points )的定量方法。方法一 经提出，立即为空间

Cluster II地球磁层的观测分析所采用，并首次在地球磁尾 捕捉到磁重联零磁场点。这一方法得到美

国学者的重视，基于该方法于太阳活动 区磁场研究的合作研究已经开始。

4.3日冕物质抛射的源区和初发过程的开拓性研究

日冕物质抛射是空间灾害天气的主要驱动者，

是把太阳剧烈活动和空间灾害

天气联系起来的主要媒介。日冕物质抛射的源区证认和初发过程研究成为认识空 间灾害天气成因和预报日冕物质抛射的关键。

项目组结合SOHO的空间观测和怀柔等国内外地面观测资料，筛选了本次 太阳周从太阳活动谷期到峰期(1997-2003)的完整的对地日冕物质抛射的样本， 系统地证认了样本中288个对地日冕物质抛射在紫外、X射线、H等波段观测 到的活动现象和源区的磁场特征。对日冕物质抛射和表面磁活动的关系进行了详 尽的统计研究，揭示了日冕物质抛射与太阳表面活动的强相关关系 --即所有日 冕物质抛射都伴有远紫外局部增亮，

90%以上的日冕物质抛射与暗条爆发相关

(Zhou et al.2003 )。基于全新的思考，详细研究对地日冕物质抛射初发区的大 尺度的磁场特性，在国际上第一次对日冕物质抛射的大尺度源区作了系统分类。 在四类日冕物质抛射源区大尺度磁场结构中，有三类磁结构，如扩展的双极区

(Extended Bipolar Region )和跨赤道暗条及其相联系的剪切磁拱在日冕物质抛 射中的作用是项目成员在文献中首次描述的(见

Zhou et al. 2005 )。

发现大

通过研究与日冕物质抛射相联系的太阳活动区向量磁场的详细演化，

尺度日冕物质抛射与小尺度磁通量对消的关系， 从而揭示在太阳低层大气中的磁

)，得到国际学术界的承

重联在触发日冕物质抛射中的作用(Zhang et al. 2001

认，并应邀在IAU Symp.226 和 Cospar大会Session E2.2/D3.3 作大会特邀 报告(zhang et al.

2005; Wang 2004 )。对多个活动区向量磁场演化的研究，发 现导致日冕物质抛射的磁浮现总是携

带与活动区主导符号相反的磁螺度。

动区螺度积累导致日冕物质抛射的理论模型， 即螺度加载模型， 提出 了挑战 , 为日冕物质抛射初发的预报提供了一个可能的依据

( Wang et al.

这一发 现对关于活

2004 )。提出“相似日冕物质抛射”的三个判据；基于高分辨率 MDI 磁图的详细观 测，证实相似日

冕物质抛射与巨单极黑子周边的运动磁结构有紧密的联系。 提出 运动磁结构能触发日冕物质抛射( Zhang & Wang 2002 )。

4.4 提出新浮磁流的日冕物质抛射触发模型

观测统计研究表明，有两种有利于磁重联的磁流浮现常导致 CME ：一种是 磁流浮现发生在暗条通道处， 且具有同跨越其上的磁位形相反的磁极性； 另一种 是磁流浮现发生在暗条通道之外侧， 但其极性也有利于发生磁重联。 通过求解二 维时变可压缩 MHD 方程组，数值模拟了磁流浮现触发日冕物质抛射 (CME) 的 过程(Chen & Shibata 2000 )。结果表明，有利于磁重联的磁流浮现的确可以使 磁绳失去平衡， 并在其下面形成电流片。 磁绳失去平衡后产生的快速磁重联可导 致 CME 的发生，并且也可产生 cusp 形的耀斑或 X 射线拱状物。在磁绳的上面 和下面还将出现快激波。它们是与 CME 有关的两类 II 型射电暴之源。由此，提 出 CME 由磁流浮现而导致磁绳爆发的模型。它清楚地再现了 CME 产生和演化 的动力学过程，可解释某些 CME 的结构、时变曲线、 CME 和耀斑的关系等一 系列观测结果。目前新浮磁流与日冕磁场磁重联过程的三维数值模拟正在进行之 中。这一理论研究得到广泛的国际引述，并被权威学者 Gopalswamy 列为主流 日冕物质抛射触发模型之一( Gopalswamy,2005 )。 著名学者 Shibata(2005) 在总结日冕物质抛射模型时指出， “在这一模型中，与新浮磁流相联系的小尺度的 磁重联(磁对消)触发远离其上的 X-中性点的大尺度磁重联。在这个意义上， 这一模型可分类为汪和史的两阶段磁重联模型。 Kusano 的螺度湮灭模型、 Antiochos 等的爆裂模型和 Moore & Roumeliotis 模型也都属于两阶段磁重联模 型。”

4.5 提出日冕 EUV 波的完整新思想和新理论

日冕 EUV 波是近年空间观测的新发现， 是日冕物质抛射在日面的可观测特 征。 对日冕 EUV 波的认识是理解日冕物质抛射形成机制的关键。项目组关于 EUV波的磁流体力学(MHD )数值模拟取得系列重要进展：指出 EUV波不是 日冕快磁声波 (即 Moreton 波) , 而是对应于暗条上方闭合磁

力线的打开过程在

太阳过度区的效应，重建了与观测符合的

EUV波理论和模型 (Chen et al.

2002,2005)。为欧美学者的日冕光谱空间观测所证实(Harra et al.2003 )。

过去人们普遍认为，Moreton波是耀斑产生的，而日冕 EUV波则是色球 Moreton波的日冕对应物。陈鹏飞等的研究(2003，2005)表明，日冕物质抛 射才是Moreton波的驱动源，EUV波不是

Moreton波，而是对应于暗条上方闭 合磁力线的打开过程，从而成功地解释了为什么 EUV波的速度

只有Moreton波 的三分之一左右等一系列观测事实。对日冕EUV波的数值研究还表明，日冕EUV 波在冕洞及其它活动区边界停止，而快磁声波却能够穿越冕洞及其它活动区。

观测还表明，EUV暗化(dimming)和EUV波是共生现象，但 EUV暗化事 件比EUV波要多得多，这表明在不同磁场环境下的

EUV波的强度差异很大。

为此，我们对不同磁场位形下 EUV波的传播进行模拟，并将模拟结果合成出极 紫外图像，以研究

EUV波亮度与磁场位形的关系。考虑了真实的太阳大气模型 后对日冕物质抛射及耀斑进行了数值模

拟，

并将磁流体力学数值模拟结果合成出

H :•、极紫外、和软X射线图像，结果表明日冕物质抛射导致的驱动激波对应观 测到的软X射线波，

其足点扫过色球形成H〉Moreton波，结果还表明H〉_0.45? 偏带观测是探测色球Moreton波的最佳波段。

4.6在太阳风起源、加速和加热机制的研究中取得重大突破性进展

太阳风起源、加速和加热是长期困扰太阳物理和空间物理学家们的难题，

现

有理论中，或者假设条件过多，或者理论本身不自洽，都未能较好地给予定量解 释。涂传诒等(2005 )联合分析SOHO飞船搭载的SUMER观测的离子发射谱 线数据，并与MDI观测得到的太阳磁场的理论外推结果作相关分析，得到具有 不同电离温度的离子发射线的相关高度和表征太阳风外流发射线的相关高度，

率

先从数据分析中提出太阳风起源的确切高度为极区冕洞磁漏斗结构中光球层上 方5000km至

20000km之间。在此数据分析的基础上，进而提出了三维的太阳 风物质供应模型，可以很好地解释

太阳风在太阳低层大气中的起源。Science审稿 人认为，“本文首次提供了漏斗中平均流动的详情，这对了解源区附近的太阳风的 性质有重要意义”。

吴德金等提出的动力学阿尔文波加热机制成功地解决了以往研究中遇到的 能量传输和耗散困难，对日冕加热机制及其他恒星热冕加热问题的研究提供了一 个新的途径；其关于耗散孤立动力学阿尔文波加速机制对各种天体物理非热辐射 现象中普遍遇到的高能电子加速问题提供了一个新的机制。

4.7 白光耀斑研究位于国际前列

白光耀斑是一类特殊的耀斑， 具有增强的连续辐射， 通常对应于较强的耀斑。 关于白光耀斑的发生概率、 加热过程和辐射机制一直是一个争论的课题。 我们通 过二维光谱观测发现了多个白光耀斑，特别是首次在近红外波段 8500? 附近探 测到白光耀斑。通过多波段分析，发现白光辐射在空间和时间上和硬 X 射线辐 射有较好的对应关系，比较明确地证明了白光耀斑起源于高能电子的轰击加热。 我们进一步从理论上求解了高能电子加热伴随辐射加热 (backwarming )从而导 致白光辐射的定量模型， 解决了低层大气加热效率不足的问题。 有关白光耀斑的 工作获得国际同行的多次引用。例如，美国 BBSO 研究组在分析了近年来最强 的近红外白光耀斑后认为我们提出的电子加热伴随向下辐射加热机制提供了一 种更合理的解释；美国 J. C. Allred 等人计算了白光耀斑的动力学模型，指出理 论结果同我们观测推导的结果相当接近。

4.8 对日冕磁绳灾变过程完成系统的理论研究

日冕磁绳灾变在日冕物质抛射的理论中占有核心的地位。 该项目对日冕磁 绳灾变作了详尽和系统的数值模拟研究， 对磁绳灾变产生的条件、 磁绳灾变能阈 超过对应开放磁场的能量得到了可靠的定量结果。 这些研究把在日冕物质抛射理 论中有重要意义的 Aly-Sturrock 约束推广到部分开放无力场的情形。 因而，磁绳 的存在是日冕物质抛射的必要条件。 由于磁绳的存在， 系统可具有超出与之对应 的开放型无力场 8%的能量。胡有秋因为这些工作应邀在 IAU Symposium 做了 大会特邀报告。

为了从理论上理解日冕物质抛射的初发过程， 在磁流体数值模拟中引入复杂 磁拓扑， 即与观测相对符合的四极磁场， 发现系统同样存在灾变现象， 灾变能阈 超过对应部分开放场的能量( Peng

& Hu 2004; Ding & Hu, 2005 )；发现磁绳的 双重灾变现象， 同时伴随双重电流片的出现， 即覆

盖在整个磁通量系统上的横向 电流片和磁通量绳下的竖直电流片， 为同时解释日冕物质抛射和耀斑提供了初始 磁位型( Zhang, Hu, & Wang, 2005 )，ApJ 审稿人认为，“该文展示了原创性的研 究成果，扩展了长期以来关于日冕磁绳平衡性质的理论和数值模拟研究， 补充了 原创性的 Magnetic

breakout 模型”。

4.9 提出了行星际多重磁云和磁云边界层的新概念

日冕物质抛射在行星际传播中可形成展示缠绕磁力线结构的“磁云”。磁云的 南向磁场与地球磁层相互作用导致磁层空间暴等空间灾害天气。汪毓明等发现

（2003，2005）当太阳发生连发的（successive）CMEs时，这些CMEs形成 的磁云在行星际空间会挤压到一起，

形成一种多重磁云结构，这是复杂抛射中的

一种形式。对多重磁云开展了资料分析、理论描述和数值模拟研究，发现多重磁 云会形成较大的行星际磁场南向分量， 引起大地磁暴。多重磁云成为我国学者最 早提出的新概念。作为一篇行星际磁云的研究论文被选作国际一流的天文学杂志 Astro n. Astrophys. 的圭寸面论文发表。

魏奉思等（2003a,b ）找到行星际空间中可能发生磁重联的观测证据，进而 提出磁云边界仍是磁云与背景介质相互作用形成的边界层。外边界多是磁重联边 界，等离子体温度、密度和：值多呈现“三高状态,内边界为未受相互作用影响 的磁云本体，呈现为“三低状态”。磁云边界层是一种非压力平衡结构，其中存在 着丰富的等离子体波动现象。这一概念的提出对理解磁云和磁云与行星际的相互 作用提供了新的思考。

4.10得到对地日冕物质抛射影响近地环境有效性的统计规律

对地日冕物质抛射是否总能导致强烈地磁暴并直接影响近地环境， 常有意义的问题。这不仅是因为空间灾害天气预报的需要， 影响近地环境的未知的物理因素。

是一个非

还在于寻找是否存在

由太阳和行星际结合的研究小组统计分析了

1997年3月至2000年12月期间132个晕状（halo） CMEs的对地有效性，发 现仅45%的CME

引起地球上Kp 5的地磁暴，但对Kp 7的强地磁暴几乎全部 与对地日冕物质抛射有关。发现影响近地环境的晕状

CMEs的日面初发位置呈

CMEs在行星际空

现东西不对称性，其源区分布总体向西偏斜，分析得到这与 间中运行的快慢及与太阳风的相互作用有联系， 的对地有效性提供了依据

从而为理解和预报日冕物质抛射

（Wang et al. 2002 ）。

找到了行星际激波穿入磁云的观测证据，并对其物理过程开展了理论分析。 激波进入磁云将导致磁云中行星际磁场南向分量的增强， 是导致大或特大地磁暴发生的行星际起因之一。

并伴有大地磁暴，这也

4.11地球磁层亚暴与磁暴物理关系的原创性研究

亚暴与磁暴是最重要的磁层空间灾害性事件，它们的关系是磁层动力学的一 个非常重要而尚未解决的问题。 过去的研究工作大多集中于对亚暴活动指数与磁 暴活动指数关系的统计分析。 沈超等( 2002)突破了国外研究者在亚暴活动指 数与磁暴活动指数关系研究过程中所采用的统计分析方法， 首次通过理论分析导 出亚暴活动指数与磁暴活动指数的物理关系式， 阐明了注入函数与亚暴活动指数 既具有线性关系又具有非线性关系的物理原因。 本项研究成果揭示了亚暴与磁暴 之间存在的密切的物理关系。 研究发现， 亚暴对磁暴的发生具有重要贡献， 但是 磁暴并不是亚暴系列的简单叠加，

暴时电场对环电流离子的绝热加热效应是产生 强磁暴的必要条件。 本项研究也证明等离子体片能量密度对注入函数和磁暴活动 强度具有重要影响。 上述创新性的研究成果对于人们认识亚暴与磁暴的物理关系 具有重要的理论意义，为国际学术界所承认和引述。

4.12 建立了中高层大气光化学 -动力学耦合的大气波动模式

徐寄遥等人 (2003) 建立了时变的二维中高层大气光化学 - 动力学耦合的大气 波动模式；提出了光化学诱发中层顶区大气波动的不稳定随着背景变化而改变的 机制；指出稳定传播的大气重力波扰动可以影响大气化学成分的平均分布， 这一 结果修正了过去的只有在大气波动破碎产生湍流后才可对大气化学成分的分布 产生影响的经典理论；利用EEA方法研究了钠层光化学系统对大气扰动响应的特 征时间常数， 得出了与观测一致的结果， 并且指出了经典理论的不足以及适用范 围。提出了探测夜间全球钠层分布的卫星遥感新方法。国际同行指出， “徐等人发 现了背景扩散可以减弱光化学诱发波动不稳定” ，“探讨了光化学对重力波的作用 以及被原子氧的加强的效应”，“徐等人给出了一种计算钠层光化学时间常数的特 征值方法”。

4.13 得到新的太阳活动整体行为长周期演化规律 这一研究包括南北半球不对称性、 高纬度的太阳

活动现象和扩展的太阳周行 为等重要方面。根据太阳第 12 到 22 活动周的长期观测数据，计算了太阳几个 主要活动现象在南北半球的分布概率， 明确了各太阳活动周太阳活动水平占优势 的半球，发现了太阳活动南北不对称性存在一个长时间尺度的周期性变化特性 (Li et al. 2002a ); 发现从太阳的赤道到南北两极，纬度越高，活动暗条发生得 越早。在高纬度(大于 50度)的暗条活动周期领先于低纬度(小于 40 度)活动 暗条和黑子相对数周期4年。(Li et al. 2002b )。这一规律对理解太阳发电机 过程和太阳长期活动预报有重要意义。 在太阳长期活动的研究中项目组提出的一 个新的表征参数，“黑子单位面积”（SUA在描述太阳活动的长周期行为中不再出 现太阳活动奇偶周和活动周幅度偏低引起的表观效应。

4.14 对日冕物质抛射理论的创新集成研究

张枚与刘文才合作在最高层次的 Ann.Rev. Astron. Astrophys. 发表综述文 章（Zhang & Low，

2005），系统讨论了 CME成因，CME在太阳总体磁场反转 和太阳周运行中的重要性。 作者在总

结 CME 的观测结果和理论进展的基础上 作创新集成，从电磁流体力学的角度论证了日冕物质抛射是不断的磁流浮现和磁 螺度守恒的必然结果，为从总体上理解 CME 产生机制提供了理性思考。

5、 项目实施效果（研究成果的原创性和科学价值、对学科发展的 推动作用及国际影响）

5.1 在太阳和空间科学一些学科基本问题上的重大突破性进展

自著名物理学家 Parker 于1958 年预言太阳风并为人类第一代人造卫星观 测证实以来， 太阳风的起源一直是空间科学中的一个基本问题， 作为恒星和星系 中的普遍存在的现象得到广泛的关注， 取得了重要的研究成果。 但是，太阳风从 哪里起源，其内边界在哪，在怎样的磁场位型中产生，等离子体来源何在，以往 的一维磁流管模型是否合理？都是未解决的科学问题。 涂传诒等（SCIENCE《科 学》杂志308卷 519-523页2005年）联合分析了 SOHO飞船上搭载的SUMER / MDI /EIT 仪器的数据，得到了新的太阳风起源的证据，提出了基于观测证据的 太阳风起源的三维模型。 按照这一模型， 快速太阳风起源于日冕磁场漏斗状磁结 构的开放磁力线区，对应着辐射高度为两万公里（20Mm ）的Ne7+离子的外流 速度较大（超过 7km/s ）的区域；在漏斗状磁结构的边界，单极的开放的漏斗状 磁结构受临近太阳混合极性区低位双极磁环的， 并与其相互作用， 由此获得 太阳风被加速的能量和等离子体源。 这是第一个定量得到太阳风被加速的高度和 磁场位型、并唯像地给出磁能和等离子体来源的太阳风模型。 这一结果立即在欧 洲和美国宇航局等相关网页得到报道，论文发表以来已得到多次国际同行的引 述。全面估计其学术影响尚为时太早。

5.2 对重大前沿课题的开拓性创新研究

日冕物质抛射 (CME) 作为日地空间灾害天气的主要驱动源近年得到学术界 普遍的关注。 在欧美 SOHO 卫星观测前的近 30 年的研究中，对日冕物质抛射 的理解几乎完全依赖日冕仪的太阳边缘观测，对其在可见日面的源区一无所知， 主要成果也集中在发生在太阳边缘的事件，形成所谓“三分量”的结构模型。项目 组注意到空间观测手段的扩展、 即紫外和软 X- 射线成像观测， 已使证认 CME 日 面可识别特征成为可能。 考虑到我国学者在太阳磁场观测研究中的科学积累， 项 目组把系统证认 CME 初发的日面源区和导致 CME 初发的向量磁场演化作为主 攻点，把注意力集中在发生在可见日面对对地日冕物质抛射上， 在这一所知甚少 的领域艰苦努力，推动了国内外的 CME 研究。

项目组构筑了本次太阳周对地日冕物质抛射及相关日面活动的完整的样本， 在国际上发表了第一个 CME 与表面磁活动强相关的统计结果( Zhou et al.2003 )。项目组认为，作为大尺度和全球尺度的太阳活动现象，必须找到其孕 育和发展的大尺度源区，单从活动区尺度是无法理解 CME 的。他们对 CME 大 尺度源区的磁场结构作了系统研究并给出了国际上第一个分类(Zhou et al.2005) 。在四类大尺度源区中，有三类是项目组成员在国际上首次描述的。这 一分类的样本按 Astron. &

Astrophys. 主编的意见将在线与论文同时发表。 A&A 审稿人认为 , “这是一个重要的课题，至今没

有人做过系统的努力。这一工作做 的很细致，结果很有意义，当然值得发表” 。

在项目启动前的 1998 和 1999 年，我国学者从未在审稿杂志上发表有关 CME 的研究论文。从 2000 年以来，论文数迅速增加，从 2002 年-2005 年，我 国学者在审稿杂志上发表的有关 CME 的论文平均已经占国际总审稿杂志论文数 的 10% 以上。绝大多数论文是项目组成员完成的。 张枚与 Low 合作，应邀在国 际最高水平的综述杂志 Ann. Rev. Astron. Astrophys. 上发表关于日冕物质抛射 磁流体力学性质的评述论文。 这是中国学者第一次在这一最权威的综述杂志发表 论文。汪景 琇应 IAU 太阳活动委员会 (Commission 10)的要求，撰写近三年 (2003-2005 )关于日冕物质抛射研究研究进展的报告， 将作为 Commission 10 的报告的一部分为 IAU 正式出版。

5.3 提出国际上占有主流地位的理论模型和方法

长期以来，我国学者在理论模型研究中相对薄弱， 没有足够的发言权， 很少 有中国学者的工作作为主流的模型为国际学术界所承认。 我们在太阳物理等观测 研究中曾取得显著的成绩， 但在理论上仍显单薄。 项目组首席科学家和专家委员 会一开始就把发展有影响的唯像、 数值和定量的物理理论作为一个最重要的努力 方向。 四年多来，在高速太阳风理论、日冕磁绳灾变理论、非线性无力磁场理 论计算、 日冕物质抛射理论、 地球磁层亚暴和磁暴理论模型、 中高层大气模型研 究等多个方面，已取得了重要的进展，产生了显著的国际影响。

基于国内外的观测发现， 陈鹏飞及合作者 Shibata 发展了新浮现磁流触发日 冕物质抛射的磁流体力学模型， 这一模型采用多极磁位型并引入磁绳结构， 由详 细的磁流体力学模型再现了与新浮磁流相关的小尺度磁重联触发日冕大尺度磁 重联的物理过程，再现了耀斑、 CME 和两类 II 型射电暴等观测现象。权威学者 Gopalswamy把“陈和Shibata ”模型，与平衡丧失、“磁暴裂”磁绳浮现和爆发等 模型并列为日冕物质抛射初发的主流模型之一。这一工作得到广泛的国际引述。 Shibata 本人又把国际上主要的 CME 模型，包括陈和 Shibata 的“新浮磁流触发、” Kusano 的“螺度湮灭”Antiochos 等的“磁暴裂”Moore & Roumeliotis de Tether Cutting ”模型都归类为汪和史最早提出的“两阶段磁重联”模型。

近年 CME 研究的一个重大成就，是发现了与之相联系的日冕 EUV 波。然 而对这一新发现的解释成为学术界讨论的热点。陈鹏飞及合作者发表关于“日冕 EIT 波完整观念”等数值模拟研究，把日冕 EUV 波和日冕物质抛射中磁力线被打 开的过程联系起来，批评了关于日冕 EUV 波是快磁声波的理论。太阳紫外观测 研究的著名学者 Moore 、 Harra 和 Sterling 等由空间观测证实了陈等的理论， 指 出观测与陈等的数值模拟全面的符合。 在这一重大的问题上， 中国学者独创性的 提出完整的新概念，并为国际学术界承认。

5.4 在国际相关领域活跃的学术组织工作和显著的学术影响

创新性的研究工作提高了我国学者的国际学术地位。 一些项目组专家委员会 和课题成员在国际学术界开始成为活跃的组织者和带头人。 在相当程度上推动了 国际学术研究和学术活动的开展。

（1）在项目执行期间， 项目组成员在国际学术组织和刊物担任了重要职务： 方成被选为国际天为联合会副；

汪景琇、甘为群被选为 IAU 第10 和 12 委员会的组织委员；

濮祖荫、胡有秋、王水先后担任国际空间和地球科学权威杂志 Journal of Geophysical Research 副主编；

方成、汪景 琇 被选为国际太阳和空间物理权威刊物

Solar Physics 编委、

主编；

SCI 核心刊物 Chinese Journal of Astronomy and Astrophysics

张洪起、丁明德、王华宁分别被选为 IAU 太阳数据工作委员会、日食工作 委员会委员和空间天气工作委员会委员；

汪景琇 被英 国著 名学 府 University College London 聘为荣誉教授 （ 2005.3-2010.3 ）。 在项目执行期间有这么多成员担任重要国际学术职务， 这是他们多年的学术 积累和奉献的结果，也是项目取得的学术成绩影响程度的一个标志。

（2）在项目执行期间，项目组成员在重要国际会议中作了 77 多次大会特 邀报告，开始在一些重要的研究领域有了发言权。

项目组成员在重要的国际会议上（不包括双边国际会议）作了 77 次大会特 邀报告。这些会议包括 IAU Symposium, Cospar 科学大会的 sessions, IAU 和国 际地球物理联合会的亚洲和太平洋地区大会、 欧空局、美国地球物理学会等重要 会议。项目组仅在 IAU 和 Cospar 编号学术会议上的大会特邀报告就多达 16 次。 汪景 琇应邀在圣彼得堡召开的 IAU Symp.223 作以“太阳活动区磁场”为主 题的大会开场报告。

（3）项目组成员积极参与国际学术合作和学术研究的组织工作

对自 19 年以来最重大的太阳活动和空间天气事件（俗称 Bastille 事件） , 汪景 琇建议在权威刊物 Solar Physics 组织以 Bastille 事件研究为主题的的专 卷，集中发表关于 Bastille 事件从太阳表面到行星际、磁层，直至外日球的系统 性和原创性研究成果， 得到国际学术界的热烈响应， 推动了国际上对空间灾害事 件多学科的联合研究。 这一 Solar Physics 主题卷发表的论文， 被认为“展示了一 个杰出和可能是唯一的空间天气研究的范例， 包括从太阳表面到向日冕和行星际 的抛射，直到其对地球环境和外日球的效应” 。 主题卷中 29 篇论文包括了项目组 成员论文 5 篇。

在这一 973 项目的支持下，我们成功地在北京组织了以“日冕和恒星物质抛 射”抛射为主题的

IAU Symposium 226。项目组成员担任了科学委员会联合、 地区委员会和会议文集的联合

主编。这是在 IAU 框架下最高层次的学术会 议，也是第一次以“日冕和恒星物质抛射“为主题的 IAU 编号学术会议。 会议总结 和讨论了 CME 研究的最新成就，促进了国内外对日冕物质抛射的研究。会议文 集已由剑桥大学出版社出版， 所有论文收入 SCI. 由 SOC 联合汪景 琇建议， 会议还确立了一个“会议参加者共享荣誉和责任的原则”，这一原则保证 SOC 外的 会议参加者有更多的机会做大会特邀报告，并保证会议的 SOC 成员和特邀报告 者有广泛的地区代表性。 汪景 琇把基于我国先圣孔子思想的这一原则写入文集序 言。这一原则已对其他 IAU Symposia 如何筛选特邀报告人产生了影响。中国学 者不仅实质性的参与学术组织，还创立了良好学术活动的规范。

作为联合，项目组成员先后组织两次中法、一次中韩、中印合作会议。 项目组成员在国际合作中， 表现出很高的学术水平和良好的学术素养， 为各国学 者所尊重。

5.5 为实现国家目标、特别是载人航天事业做出了重要贡献 专家委员会明确意识到， 这是一个有明

确国家目标的研究计划， 必须以实现 我国有效的空间天气预报为目标， 必须在国家目标下发挥科学家的自主创新能力 和探索精神， 必须发展为国家经济发展、 航天技术和服务的空间天气预 报方法和理论。

项目组把相关研究成果努力用于为神舟 5 号、6 号等载人航天空间安全的预 报服务工作。在为神舟 5 号的预报服务中，项目组龚建村和刘四清充分考虑长寿 命冕洞对地磁暴的影响， 利用自己对太阳质子事件预报研究的积累， 估计最大可 能的地磁暴和高能粒子流量， 为神舟 5 号飞行的空间安全做出了重要贡献。 龚建 村被国家授予特别贡献奖，刘四清被授予贡献奖。 ，

深层次的学术研究是考虑国家天气事业发展的基础。在学术研究的基础上， 中国科学家应当思考和回答国家天气事业发展的战略问题。项目组组织了以“中 国国家空间天气计划”为主题的研讨会，在会议简报中提出了在国家层面组织国 家空间天气计划的建议。 最近项目组再次组织关于制定国家空间天气实施计划的 研讨，完成了拟呈报国家科技部的建议， 作为发展国家空间天气事业的战略的科 学论证的基础。

5.6 为我国空间科学探测形成了新的创新性方案

项目的原创性科学研究为我国空间科学探测作了重要的科学积累， 孕育了我 国下一代空间科学探测的新概念。项目专家组和课题成员为我国地球“双星计划” 的立项和运行做出了重要的贡献。 项目成员濮祖荫、 沈超等成为双星数据分析的 骨干力量，取得了关于磁层分量磁重连等重要成果( Puet al.205 )。项目组专家 组和课题组成员为我国空间太阳望远镜的科学目标的凝练和论证作了主要贡献。

随着项目的深入，项目组成员涂传诒又创造性地提出了在日地拉格朗日 (L1)点和地球极地轨道监测太阳剧烈活动和空间灾害天气的夸父

(KuaFu )计

划。在这一计划中同时观测太阳活动 (如日冕物质抛射) 和地球磁层的磁重联过 程成为一个全新的思考。而由项目第二课题为主提出的中法“太阳小卫星探测计 划( SMESE )”充分反映了这一课题研究的优势，把同时观测两类最重要的太阳 活动现象 —耀斑和日冕物质抛射、 研究它们之间的关系作为直接的科学目标。 这 两个空间项目一经提出就得到了国际同行的强烈反响， 已经把这两个项目列入国 际“与星同在计划。”经国防科工委组织的专家咨询，这两个项目已列入我国民用 航天 11.5 预研计划。项目实现了立项伊始确立的为我国 21 世纪空间探测提供新 思路和新概念的目标。

5.7 推动了天文、空间和地球科学跨学科的合作研究

项目实施四年多来， 实质性地推动了天文、 空间和地球科学跨学科的合作研 究。从太阳对流层底部直到地球中层和热层大气的广袤范围， 成为一个互相联系 的整体和包含大量共同物理问题的实验室。 项目专家组把推动跨学科的研究作为 最重要的努力方向之一， 把培养能在交叉学科领域进行创新研究的人才作为人才 培养的一个重要目标。 在推动国内外空间天气领域跨学科研究方面取得了重大的 进步。

项目的一些重要进展体现了多学科交叉研究的成果。 例如，在太阳风起源研 究上的重大突破主要是空间物理学的成就， 然而太阳学者在网络和网络内小尺度 磁场研究中的积累为此提供了有益的贡献。 空间科学的进展， 特别是关于空间灾 害性天气的成因的研究为太阳物理学者提出了新的课题。 “日冕物质抛射的对地 影响有效性研究”，成为太阳物理学者关注的一个焦点。 项目组完成的对重大太阳 活动事件 --Halloween 事件的行星际和地球空间效应的研究( Wang et al.2005 ) 是太阳光学、射电、行星际物理多学科合作的成果。

6、 项目在人才培养、基地建设、组织管理、国际合作、数据共享 等方面的情况

6.1 人才培养

项目成员包括了国内一批最优秀的、 有开阔的学术视野、 锐进的创新精神 的高水准的研究队伍。

（1）项目首席科学家和专家组着意培养在国际学术前沿活跃的学科带头 人。我们把已经取得一些重要学术成就的青年学者推荐到重要国际学术组织任 职和到重大学 术会议参 与学术组织 和做大会 特邀报告。 项目组在 IAU Comission 和工作委员会任职的四名青年学术骨干都是由项目首席科学家在 近几年推荐的，还有四名青年学者先后被推荐到 IAU 最高层次的编号学术会 议（ Symposia ）作大会特邀报告。这些青年学者通过在国际高层面的学术活 动和学术组织工作，开阔了学术视野，与国际一流学者交了朋友，增长了对学 科发展和学术组织的知识和理解， 为他们成为国际一流的学科

带头人创造了条 件。

（2）项目组为国内相关学科发展培养了领军人物。以国家天文台天文学 科创新群体为例，在现任的 40 多位首席科学家中有 9 位是本项目组成员，约 占总首席科学家总数的 1/5 。他们成为一个学科方向的学术组织者，为中国科 学院天文学科的发展做出了重要贡献。

（3）项目组通过联合数据分析和合作研究等学术活动，通过不同学科组 交换和联合培养研究生、 聘请其他学科的成员作系统讲座， 着力培养跨学科的 学术带头人和能在交叉学科工作的学术骨干。 项目组已经培养了一些跨学科的 人才。最近刚刚获得国际杰出青年基金的科大空间和地球科学系的汪毓明博 士，按照导师的要求曾到国家天文台接受联合培养和合作， 在太阳物理和空间 物理合作领域都取得了显著的成绩。

（3）项目组培养了一百多名的硕士、博士研究生和十多名博士后。有三 名博士研究生学位论文获全国优秀博士论文， 两篇获得中国科学院优秀博士论 文。11 名青年学者获国家杰出青年基金和“百人计划”支持。 多名青年学者获中 国天文学会“纪念成中杰奖”。一人获“载人航天工程突出贡献奖”，一人获“中国科

学院十大杰出妇女”提名奖。

6.2 基地建设

项目高度重视观测基地的建设， 专门支持了具有重要学术价值的 1米近红外 太阳塔和双波长激光雷达的研制。一米红外太阳塔是在国际 LEST 计划停止后， 我国设计和研制的大型太阳物理观测设备， 同时也是空间太阳望远镜的地面 配套设备，是目前世界上最大的对称光路真空太阳塔。作为 973 大型仪器专项， 其科学目标为：在0.3〜2.5微米波段对太阳进行高分辨率成像和光谱观测（包括 测量太阳磁场的精细结构、高时空分辨率的演化过程） 。立项以来，经过项目组 的努力工作，目前厂内装调已经完成， 即将运往云南抚仙湖老鹰地址点安装调试。 2005年9月15日，验收专家组在南京对项目进行了现场验收。 为保持中国太阳物 理发展的后劲，项目组勘选出了 “目前国内太阳观测点中首屈一指的，视宁度等 部分指标可与国际上最优秀的同类台址媲美”的澄江老鹰地台址。该项选址成果 及方法获云南自然科学二等奖，视宁度测量设备获国家发明专利（公示中） ；所 研制的视宁度测量设备被选为美国4米ATS■选址的主要视宁度测量仪。双波长高 空探测激光雷达研制中解决了二次倍频余光复用、 双光纤焦面分光、 高空收发整 机联调等关键技术，从而将瑞利散射和钠层荧光两种机制融入一台激光雷达中， 首次实现了两段高度的同时探测，扩展了探测范围。其技术方案先进、可行，具 有自主知识产权；研制成功的双波长高空探测激光雷达的主要技术指标和探测能 力均已达到预定的研制目标， 初步试运行的结果表明， 该双波长高空探测激光雷 达运行可靠，性能

良好，为中高层大气的探测研究提供了一种更为有效的手段。

太阳磁场演化和磁通量输出课题组把建设好怀柔太阳物理实测基地作为自 己的一项重要任务； 在地磁、电离层等实测领域， 在探测手段的发展、 观测规范、 仪器定标等方面都作了系统努力。

在项目的支持下， 在理论和数值模拟研究中， 一些有影响的研究基地已初步 形成并开始产生系统的研究成果。 有代表性的是方成院士指导下的太阳耀斑研究 为重点的辐射磁流体力学研究组和王水院士指导下的科大等离子体物理和数值 模拟研究实验室。

6.3 组织管理

项目依托单位、 首席科学家、 专家组、 课题负责人和项目管理办公室严格执 行“国家重点基础研究发展规划项目暂行办法” 、“国家基础研究专项经费管理办 法”、“国家重点基础研究专项财务管理办法及补充规定”等，保证了项目的顺利完 成。

首席科学家和专家组对学科发展有高度的敏感和深刻的见地， 本身就是活跃 在学术前沿的研究人员， 对国内外、 特别是国际前沿领域的研究现状有充分的了 解，把在太阳剧烈活动和空间灾害天气研究中的基本科学问题作为主攻的研究方 向，把构筑完整日地空间天气事件子样并取得规律性认识和建立新的唯象、 经验 和半经验、 数值和理论模型作为重点， 把与国际一流学术集团和学者的合作和交 流作为重要途径， 主要是加强学术管理， 特别是做好两件事： 开好每年一次的学 术年会和对选择的重大空间天气事件做跨学科联合数据分析。

在2003年10-11月的重大太阳风暴和空间灾害事件， Halloween 事件发生后， 项目组立即组织有关课题组对我国地面观测资料进行综合分析，在

2003 年12月

率先在国际上发表了对导致 Halloween 事件的太阳超级活动区的研究( Zhang et al. 2003, Chinese

J. Astron. Astrophys. )；项目组在 2004 年一月组织 60 多位研

究人员和研究生对事件发生的太阳活动区磁场结构和演化、 耀斑和日冕物质抛射 的初发过程及其在光学、射电、软 X-ray 、紫外等多波段的表现、行星际相应、 磁层和电离层效应等多层次多方面的数据作了系统的收集、 整理和跨学科的联合 分析，组织了十几个有重要意义的课题和合作研究小组。 有的小组又多次组织进 一步合作研究，多篇研究论文已经发表和被接受。

项目组还注意这一活跃领域的国际研究动向， 组织对我国空间天气事业发展 战略的讨论。由项目第8课题组建立了 sin os un电子网络，对重大空间天气事件和 重要研究动向及时进行交流和讨论。

6.4 国际合作

(1) 与国际一流研究机构和研究群体的长期和稳定的合作是项目组进行国 际合作的主要方式。 项目组有长期国际合作的基础， 已与许多国际一流机构有良 好的合作关希。 这些稳定的合作伙伴有： 美国哈佛史密松天体物理中心、 大熊湖 太阳天文台、美国国家大气研究中心，美国高山天文台，

Alabama 大学空间等离 子体研究中心、 德国马普太阳系研究所、 德国马普研究所地学研究中心、 日

本京 都大学、日本国立天文台、英国莫拉德空间实验室、法国墨东天文台、俄罗斯科 学院日地物理研究所、澳大利亚Adelaide大学等研究机构。与这些研究机构和群 体的合作包括互派学者、交换研究生、联合资料分析和合作研究。最近，英国莫 拉德空间实验室主任和副主任都曾到项目有关课题讲学和短期工作。

（2） 组织双边学术会议，定期进行学术交流，如中法、中韩、

和即将召开 的中印合作

会议。 中印的合作会议将促进两国科学家的交流， 对我国在理论研究 和日震等领域的学科发展有积极的促进作用。中法小卫星计划（ SMESE ）就是 双边长期合作的基础。

（3） 参与重要国际会议和国际合作研究的组织和协调工作， 不但将增加我国 学者的国际影响， 还将广泛接触国际一流学者， 为发展深层次的国际合作奠定基 础。项目成员多次担任IAU编号学术会议的SOC成员。在即将召开的Cospar科学 大会中方成、张洪起、甘为群、涂传诒、汪景 琇等多位项目成员将作为不同科学 Session 的主要或执行组织者。

6.5 数据共享

太阳物理学在国际范围内的数据共享已经实现。 空间和地球科学的国际数据 共享也已初步实现。在项目组和相关学术研究中，专家组强调（ 1）数据和资源 的共享，（2）科学数据潜力的充分和有效的发掘， （3）大范围和高层次的科学 合作。

四年多来怀柔太阳观测基地取得了 1186 个太阳活动区的向量磁场观测资 料，全部对国内外研究人员开放。依据这些向量磁场观测，已在国际 SCI 刊物 发表 120 多篇研究论文。第二课题组太阳光谱仪的课题观测资料和界面友好的 处理软件、第三课题组的射电动态频谱数据、第四课题的对地

CME 的完整样本 均对国内外同行开放。对 2003 年 10 月太阳活动的异常爆发，积极组织多个子 课

题的同行进行资料交流和联合数据分析， 召开了多次小型专题研讨会， 已经形 成若干重要研究成果。由项目成员参与的的神舟 -2 号飞船空间天文分系统，共 获得约十个太阳伽玛射线暴的观测资料， 已提供给国内外同行， 利用这些观测结 果的由巴西、美国、日本同行和项目成员合作的论文已经在 ApJ 上发表。磁层 物理观测中双星—— CLUSTER资料交换和共享、INTERMAGNE全球地磁台网） 资

料交换和共享、国际 5 条子午台链和中国子午链台站资料交换和共享都已实 现；电离层观测中收集整理的武汉电离层观测站的 45 年的电离层垂直观测数据， 11 年的法拉第 TEC 数据，亚洲大洋洲扇区 9 年 GPS-TEC 数据， 5 年激光雷 达数据和 4 年流星雷达数据，在地质与地球物理研究所建立美国 Millstone Hill 非相干散射雷达数据镜像站数据都已实现数据共享。

7、 经费使用情况

本项目到位专项经费共计 2288.7 万元, 其中人员费支出为 178.0 万元，设 备购置（含研制）费为 583.8 万元，国际合作费为 294.6万元，其他相关费用（包 括材料费、燃料动力费、差旅费、论文版面费、组织会议开支以及非项目成员专 家津贴等） 为 1020.8 万元；此外，各项目承担单位按规定提取的管理费为 113.6 万元。以上合计支出共计 2190.8 万元。整个项目预留专项经费 20 万元 , 将主要 用于项目结题验收和学术研讨等必须的开支， 以及对本项目计划中的待出版专著 等出版费用。除项目专项经费外， 各项目承担单位为本项目提供的匹配经费合计 约为 1371 万元，课题组成员从其他经费渠道获得资助约为 81.4 万元，总计约 1452.4 万元，均用于项目研究的有关开支。

经本次项目结题检查， 各课题组对专项经费的使用上符合科技部的有关规定 和每个课题的分项目预算计划。由于项目实际被批准是在 2001 年 10 月，各课 题尚有少量经费将用于待付版面费和课题结题阶段的学术总结和研讨。 项目首席 负责的项目经费用于项目总部的有关开支， 如项目组织的各类会议费用以及非项 目成员专家的津贴和出差费用等；这部分经费均归入第四课题组列支。

8、 课题验收情况（包括课题验收工作总结、课题验收专家组名单、 各课题验收专家组

意见及评议结果复印件）

8.1 课题验收工作总结

根据国家科技部司发函（国科基函[2 0 0 5 ]13号）文件精神，中科

院国家天文台商项目依托单位中科院基础研究局， 间灾害天气\" 9 7 3项目的课题结题验收方案，

制定了\"太阳剧烈活动和空 报科技部基础司批复后，于2

验收专

005年9月22 — 23日在中关村外专公寓举行了课题结题验收会。

家组由科技部9 7 3领域专家顾问成员林泉、 艾国祥、项目专家组成员郝晋新、 刘振兴，同行专家姚振兴、张柏荣、尤建圻，保宗悌、乔国俊、于晟，管理专 家汲陪文、董国轩、王宜、邵力勤和项目首席科学家汪景 琇等15人组成（名 单附后）。刘振兴因在国外，未能到会，实际到会14人（名单附后）。科技部 基础司973项目处有关负责人代表项目管理部门出席了验收会。

课题验收组专家全面听取各课题负责人及学术骨干的汇报， 并审议课题结

题总结报告，对各课题计划任务完成情况、研究成果的水平、创新性、国际影 响和对学科的推动、课题对项目总体目标的贡献、研究队伍创新能力、人才培 养情况以及数据共享与数据交换、技术资料归档情况、经费使用情况等进行了 充分的讨论，并作出了相应评价。根据各验收专家组成员的评议结果（附后） ， 形成了对各课题的验收意见（附后）。

8.2课题验收专家组名单

姓名 林泉 邵力勤 单 位 职务/职称 联络电话 E-Mail 备注 国家科技部 国家科技部 aigx@s un lO.bao.a 艾国祥 中科院国家天文台 院士 888701 c.cn 汲培文 基金委数理学部 副主任 62327184 jipw @n sfc.gov.c n 董国轩 基金委数理学部天 文处 don ggx@rose.gov. 623271 cn 于晟 王宜 郝晋新 基金委日地物理科 学部 中科院国家天文台 中科院基础局 中科院空间科学与 研究中心 中科院地质与地球 物理研究所 国豕天文台云南天 文台 中科院紫金山天文 台 副台长 62327160 888704 wan gyi@bao.ac.c n 68597346 hjx@cashq.ac.c n liu@s un 20.cssar. 院士 刘振兴 62582765 ac.c n 姚振兴 张柏荣 院士 研究员 尤建圻 研究员 乔国俊 保示悌 汪景琇 北京大学 暨南大学 中科院国家天文台 教授 62758633 gjn @pk n. edu.e n 教授 研究员 888720 wan gjx@bao.ac.c n 组长 8.3各课题验收专家组意见及评议结果

课题验收专家组意见表

项目名称：太阳剧烈活动与空间灾害天气 课题名称：太阳磁场演化和磁通量输出 课题编号：G2000078401

得分：93.7

上，对以下方面提出具体、明确的评价意见

1、 计划任务完成情况；

并

课题组在观测、理论分析、仪器设备发展等方面较好地完成了原定任务， 有所扩展。

2、 对学科发展的推动作用、国际影响以及研究成果的原创性和科学价

值；

课题组利用世界上著名的太阳矢量磁场观测和研究中心一一怀柔的磁场望

远镜等，在太阳磁场等方面获取大量的数据，取得了新的发现，提出了新的观点， 受到国际同行的好评和引用。为推动太阳磁场研究发展起到基础性作用的观测数 据被国内外科学家所利用。取得的主要成果有：（1）、首次仔细观测分析和研究 了太阳活动区和宁静区色球磁场的精细结构；（2）、首次揭示了磁剪切、磁梯度、 磁电流和螺度的内在有机联系。概念被用于活动区磁场的非势特征与太阳耀斑一 日冕物质抛射活动区的研究；（3）、发现太阳活动区磁场缠绕（twist）和扭曲

（writhe）的反号统计特征和电流螺度的太阳周变化规律。统计结果显示反常手 征性的偶极活动区和在这些活动区常常发生的

M级以上X射线耀斑倾向于出现

在日面特殊经度带上；（4）、发现由新浮磁流注入的螺度符号与原活动区的螺度 符号相反的核心作用，提出太阳磁螺度与太阳发电机过程的内在联系； 计研制了世界上首台太阳差分像运动视宁度测量仪；

（5）、设

（6）、红外太阳塔取得重要

目前，太阳塔

进展，设计并研制了世界上最大口径的对称光路真空太阳望远镜。

已在南京完成厂内组装，机电指标达到要求，将运往抚仙湖址点进行现场安装和 调试。

3、 研究队伍创新能力及人才培养情况；

该课题主要由中青年科技人员构成，已取得的研究进展和今后工作的设想 表明其有较强的研究能力和潜在的创新能力。共培养博士后

硕士生23人，引进百人计划1人（获科学院择优支持）。

2人，博士 14人,

4、 存在的主要问题;

好设备研制工作，为太阳第

24活动峰年的观测和研究做好准备。

项目首席科学家（签字）

加强和其它课题组的合作，加强课题研究成果的集成和总结，继续努力做

2005年 9月 23日

课题验收专家组意见表

（重要科学前沿项目）

项目名称： 太阳剧烈活动与空间灾害天气 课题名称： 耀斑时空结构和能量输出 课题编号： G2000078402 得分： 96.2

上，对以下方面提出具体、明确的评价意见。

5、 6、 7、 8、 9、

计划任务完成情况；

对学科发展的推动作用及国际影响； 研究成果的原创性和科学价值； 研究队伍创新能力及人才培养情况； 存在的主要问题。

课题按计划任务书要求出色地完成了设定的任务，取得了重要进展。 5年累

计发表SCI（E）论文99篇（含已接受），其中在国际上最核心的4种杂志上发表 原创性论文42篇，其中33篇论文被他引150余篇次。出版专著一部，主编两部 国际会议论文集，获得国家科技进步奖二等奖

1项，教育部提名国家自然科学奖

一等奖和江苏省科技进步奖一等奖各 1项，在学科领域做出了显著的贡献。

特别值得提出的是，课题组推动了中法合作“太阳爆发探测小卫星”（SMESE） 的预研和立项，取得了一批国际上少有的耀斑多波段光谱资料。

在课题研究上取得了一系列重要的原创性成果， 特别是提出了磁流浮现触发 耀斑和日冕物质抛射的模型，成为国际上主流模型之一；提出了解释日冕

波的全新思想，为空间日冕远紫外光谱观测所证实，受到重视和引用；在 振观测与太阳高能粒子诊断、在近红外谱线的 辐射机制等方面也有创新发现。

本子课题在研究中培养了一批优秀的年青骨干，以成为该领域的学科带头 人。课题组有两人得到国家杰出青年基金资助，一人获得中科院百人计划支持， 一人获2002年度全国优秀博士论文奖，2人分别获得2003和2005年度江苏省 青年奖章。

所有这些表明本子课题已地完成了任务书的规定，成绩较突出，建议予 以结题验

EUV H a偏

non-LTE理论计算和白光耀斑的

30

项目首席科学家（签字）

收。

2005 年 9 月 23 日

课题验收专家组意见表

（重要科学前沿项目）

项目名称：太阳剧烈活动与空间灾害天气

课题名称：太阳高能粒子的起源和输出 课题编号：

得分： 90.7

G2000078403

上，对以下方面提出具体、明确的评价意见。

本课题围绕粒子加速的本源 ---- 日冕磁场的诊断、 高能粒子参数的诊断、粒

子加速的时间和位置、粒子加速机制和高能粒子传输过程等五个方面，结合具有 国际先进水平的我国太阳射电宽带动态频谱仪数据和国内外其它观测资料，

在课

题进行过程中完成SCI核心论文101篇，2部学术专著，其中25篇论文得到80 余次的SCI他引，课题组成员在IAU Symp、UN/ESA Workshop等国际学术 会议上共作了 20次特邀报告。完成了预定的研究计划，实现了预期目标，产生 了一些有影响的创新研究成果，包括对日冕磁场的重建与诊断方法研究、

观测数据为边界条件重建出日冕大气中的磁绳结构、

首次以

在动力学阿尔芬波的耗散理

论和太阳高能电子能化（加速与加热）机制的研究、在微波段系统观测到的斑马 纹结构与其辐射机制的研究，提出在硬

X射线观测中心必须考虑光球反射的作

用等原创性成果，在历年的国际 “天体物理2000”至“天体物理004”年评中得到 评述，关于日冕磁场重建的系列研究成果已被美国学者单列一节收进

2004年由

Springer出版的《Physics of the solar corona》教科书;美日“阳光”卫星项《每 周科学

评论》对本课题在微波段观测到的最复杂的斑马纹结构发表评论， 唯一一次以中国设备观测结果为基础发表的评论。

这是它

在国际上产生一定的影响，推

动了国内该学科的发展。在课题进行过程中，锻炼和凝聚了具有创新能力的研究 队伍，有2人分别获得2002年和2004年国家杰出青年基金，1人获2004年中 科院百人计划，培养了大量的博士和硕士研究生。国际合作积极活跃，与多方合 作伙伴产生了实质性研究成果。本课题负责的太阳射电宽带动态频谱仪获

2002

年北京市科学技术一等奖，作为主要完成者参加的“行星际扰动传播研究”工作在 项目进

行期间获得2001年中科院自然科学一等奖和2002年度国家自然科学二

课题验收专家组意见表

（重要科学前沿项目）

项目名称：太阳剧烈活动与空间灾害天气

课题名称：日冕物质抛射的起源和磁化等离子体输出 课题编号：G2000078404

得分：95.1

上，对以下方面提出具体、明确的评价意见。

本课题研究集中于CME、太阳爆发活动和磁场结构等太阳物理前沿课题， 全面完成任务计划，取得了一系列重要原创成果。

组织和主持IAU第226次学术大会，为天文界最高水平的综述杂志 Annual

Review Astron. Astrophys.撰写CME方面的评述文章，产生了重要的国际影 响。在重要

国际学术会议作大会特邀报告 14次，其中IAU和COSPAR (空间 合作委员会)编号学术会议特邀报告8篇；共发表学术论文178篇，其中SCI 刊物论文147篇，SCIE论文8篇，发表在天体物理和空间物理学领域国际一流 学术刊物 (Astrophys.J., Astro

n.&Astrophys., Mo n.Not .R oy.Astro n.Soc., Solar Phys. J.Geophys. Res.)上的论文82篇。四年内发表的论文得到 SCI他人引用 126 次。

主要的原创性成果体现在：建立了太阳活动第23周完整的对地CME的样 本，系统地分析了其在日面的可观测特征，

由此确定了日冕物质抛射和表面磁活

发现磁对消

动的相关关系；首次完成对日冕物质抛射的大尺度源区的磁场分类；

和活动区螺度图样与CME之间的密切关系；发展了日冕磁绳的灾变模型，定量 的得到磁绳发生灾变的能域，揭示了复杂磁场拓扑结构对日冕磁绳灾变起着关键 作用；把在日冕物质抛射研究中有重要意义的 Aly-Sturrock约束由全开放无力场 推广到部分开放无力场，为CME理论模型研究提供了新的基本约束；将磁场引 入恒星内部物态方程和星震研究。

课题组成员获北京市科学技术一等奖、云南省自然科学二等奖各一次，中 科院百人计划“引进国外杰出人才”择优支持1名，培养出博士后2名，博士 4 名, 硕士 8名

课题验收专家组意见表

（重要科学前沿项目）

项目名称：太阳剧烈活动与空间灾害天气

课题名称：行星际空间对日冕物质抛射的响应过程 课题编号： G2000078405

得分：93.9

上，对以下方面提出具体、明确的评价意见。

10、 计划任务完成情况；

课题组依照任务书的研究内容，开展了深入系统的研究，取得了不少原始创 新的研究成果。特别对太阳风起源的研究取得了突破性进展；提出了行星际磁云 边界层和多重磁云的新概念；发展了两套三维 MHD数值模拟方法及其它数值计 算程序。5年中正式发表论文77篇（SCI论文69篇），已被国内外同行引用80 余次，还获得2项国家自然科学二等奖，培养了一批青年人才，全面达到预期目 标。

11、 对学科发展的推动作用及国际影响；

行星际空间对日冕物质抛射的响应过程是连接太阳剧烈活动与地球空间天

气的重要环节。本课题对该方向的重要问题开展了深入研究，并取得了一些重要 的原创性的研究成果，推动了本学科研究工作的开展，产生了较大的国际影响。 课题组提出和发展的“夸父”计划受到国际同行的广泛关注。

12、 研究成果的原创性和科学价值；

由观测资料首次提出了太阳风起源的确切高度， 进而提出了三维太阳风物质 供应模型，被认为“对了解接近源区的太阳风的性质有重要意义”。行星际磁云边 界层和多重磁云概念的提出和确认， 对了解大地磁暴的起因有重要价值。 新发展 的三维MHD数值程序及其它数值方法，为空间天气预报提供了可行的数值预报 途径。

13、 研究队伍创新能力及人才培养情况；

形成了国际上有相当影响的研究团组，培养了一批优秀的青年人才。

14、 存在的主要问题。

作为973”大项目，可进一步组织各课题对典型空间天气事件，联合开展 综合研究。

项目首席科学家（签字）：

2005 年

课题验收专家组意见表

（重要科学前沿项目）

项目名称： 太阳剧烈活动与空间灾害天气 课题名称： 磁层空间暴和磁层对太阳事件的响应 课题编号： 得分：86.6G2000078406

上，对以下方面提出具体、明确的评价意见。

15、 计划任务完成情况；

本课题按计划地完成了预定的各项任务。在科学研究、人才培养、 合作、资料交换和共享等方面取得了很好的成绩。

国际

16、 对学科发展的推动作用及国际影响；

本课题在推动磁层物理研究、 深入认识磁层空间暴方面，利用最近的卫星和 地面观测资料得到了一批新的有重要意义的结果，在国际上产生了较大的影响， 多次在重要国际会议上作邀请报告。

17、 研究成果的原创性和科学价值；

在磁暴和亚暴的物理联系、不同成因电流体系的分离和诊断方面取得了原创 性成果，受到学术界好评。在本项目中第一次观测到与地球磁层中与磁场重联相 关的3维磁场奇点。

18、 研究队伍创新能力及人才培养情况；

本项目培养了博士硕士研究生35名，有两人获得国家基金委杰出青年基金， 有2人提升为教授（研究员），一支以年青人为主的研究队伍已经形成。

19、 存在的主要问题。

与别的课题组交流不够经常。

2005 年 9 月 23 日

课题验收专家组意见表

（重要科学前沿项目）

项目名称： 太阳剧烈活动与空间灾害天气 课题名称： 电离层暴和电离层对太阳活动的响应 课题编号： G2000078407

得分： 86.8

上，对以下方面提出具体、明确的评价意见

本课题利用综合观测、数据分析、数值模拟与理论研究方法，探讨电离层和 中高层大气环境对太阳剧烈活动的响应，重点是电离层暴等电离层高度上的灾害 性空间天气过程的产生机理及其能量传播耦合过程，按原计划完成了课题任务书 的要求。 本课题在电离层暴的能量输入及对中低纬和低电离层的影响研究中取 得了良好进展，建立了电离层综合观测手段，建成多种电离层及中高层大气模式， 探讨了电离层对太阳活动响应的机理，达到了预期目标。

本课题在基础研究方面的重要成果是：

(1) 、在中高层大气光化学耦合模式研究中， 提出了稳定传播的重力波对大气化 学分布影响的机制。 (2)

电离层观测诊断高层大气风场的新方法， 和其它效应的分析研究上。 (3)

国外非相干散射雷达资料研究高纬电离层与磁层和热层的耦合， 了新的成果。

(4) 、在电离层探测和诊断方面，建立了比较成熟的技术，在中层大气研究方面， 建立了双波长激光雷达。

以上工作在国际高水平学术刊物上发表，产生了较好的影响，有关工作多次 被国际同行引用和正面评价。本课题的研究，对推动与促进电离层与中高层大气 中的空间天气与气候学基础研究具有重要意义， 对我国的空间环境监测与空间天 气预报具有重要价值。

、利用取得

、建立了一套利用并运用在暴时风 场

本课题人才培养、国际交流工作成绩显著。项目执行期间，

40

1人获国家杰出

青年基金资助。

课题验收专家组意见表

（重要科学前沿项目）

项目名称： 太阳剧烈活动与空间灾害天气 课题名称： 空间天气预报的物理基础和方法 课题编号： G2000078408

得分： 86.9

上，对以下方面提出具体、明确的评价意见。

20、 计划任务完成情况；

该课题在预报的物理基础方面主要进行了太阳活动整体行为演化研究，太

阳爆发事件与太阳表面磁场的因果联系研究， 冕洞发展与地球定向效应研究，太 阳活动与电离层效应研究；在预报方法研究方面主要开发了太阳质子事件， 太阳 X射线和冕洞与地磁暴等基于统计方法的预报模式，改进了太阳活动长期预报模 式、太阳10厘米射电流量预报模式，将神经网络、SVM等人工智能技术运用于 预报模式，基本上完成了计划研究任务。

21、 对学科发展的推动作用及国际影响；

上述研究成果与国际上的同类研究处于相同的水平。 部分成果直接应用于我 国载人航天空间环境安全保障服务，满足了国家战略要求。

22、 研究成果的原创性和科学价值；

项目

课题组提出的计算机自动判别磁场拓扑奇点的方法作为预测太阳爆发指标

的方法是具有开创性的，为今后太阳活动预报开辟了一条新的途径。在太阳活动 整体行为研究和太阳风等短期预报指标方面，也提出了若干物理概念和方法，具 有重要的科研价值。

23、 研究队伍创新能力及人才培养情况；

该课题组培养了一批从事空间天气预报研究的业务人才，重要成员在我国载 人航天空间环境安全保障方面受到有关部门的嘉奖。

24、 存在的主要问题。

本

本课题的具体研究目标应适当界定，本课题与具体的“空间灾害天气”预报执

行单位的分工应进一步明确，均以有限目标为宜。

2005 年 9 月 23 日

9、存在的主要问题

（1）

项目组成员来自天文、空间物理和地球物理多个学科10个研究单位，研 究

队伍相对分散，给学术组织和管理工作带来一定的困难。 许多成员都是各单 位的学术骨干，承担的科研项目比较多，有的担任各种学术领导职务，工作时

间非常紧，又大多无行政和财务管理方面的经验。这使课题和项目的申报、总 结、检查和结题验收工作常显得很匆忙， 材料的申报和呈送显得繁杂和无法做 到及时。 （2）

作为多学科合作和交叉的项目，深层次的合作是一个最重要的又是最困 难的

任务。项目组作了大量和艰苦的努力，但仍有进一步加强的必要。首先， 培养跨学科的优秀人才需要从研究生培养抓起，需要从基础性研究课题作起。 其次，真正的科学上的合作取决于科学家在切磋和磨砺中的相互理解和友谊。 短短的4-5年在学科交叉和合作上只能是初初起步，系统地解决跨学科的关于 空间灾害天气的成因和预报这一难题还需要至少另一个五年。 （3）

项目尚未找到一个办法吸引国际一流学者到相关课题组工作，也还不具

而事实证

备能力就若干重要课题组织经常性的国际小型合作研究和合作会议。 明，上述做法对提高项目的原创能力和取得重大成果具有决定性意义。

10、 项目投入统计表（表二）和项目产出统计表（表三） 11、 项目首席科学家签字

项目结题总结报告内容属实，呈请主管部门主持验收。