第S12次香山科學會議研討超強太陽風暴和太陽周異常行為

　　太陽風暴是當前國內外普遍關注的空間天氣現象。出席日前在北京舉行的以“超強太陽風暴和太陽周異常行為”為主題的第S12次香山科學會議的專家指出，如何理解太陽風暴的形成機制和對地球的影響和危害，如何預報和應對超強太陽風暴是亟待研究的重大空間科學問題。

　　危害是客觀存在的

　　太陽風暴是指劇烈的太陽活動如太陽耀斑、日珥爆發、日冕物質拋射等及其對周圍空間產生的影響。在一個太陽活動周期中，往往發生許多次大大小小的太陽風暴。會議執行主席、中科院空間中心研究員魏奉思等專家把太陽爆發及其對日地空間的影響稱為空間風暴，其內容包括太陽風暴、行星際風暴和地球空間暴。

　　太陽風暴的危害性主要表現為：太陽爆發產生的電磁波輻射、物質拋射和高能帶電粒子流，可能沖擊地球的磁層、電離層和大氣層，從而引起地球空間環境急劇變化，進而對航天、通訊、導航、定位和電力輸運等產生直接干擾，引發高技術系統故障，造成災害事件，如造成衛星失控、衛星載荷受損、導航系統產生嚴重偏差、短波通訊中斷等。任何一次波及地球空間的強太陽風暴對于人類的航天、通訊和電力等高技術系統產生的影響都是嚴重的。

　　歷史上由太陽風暴造成的災害事故不勝枚舉。1859年發生了史稱“卡林頓事件”的太陽風暴。該次太陽風暴就其規模而言，可以稱之為超強太陽風暴。當時，該太陽風暴對剛剛形成的電報網路造成嚴重影響，甚至電報員觸電，電報紙燃燒。專家認為，若 “卡林頓事件”發生在信息技術高度發達的今天，其造成的影響將難以估量。在超級太陽風暴的沖擊下，航天、信息系統可能被摧毀，電力系統可能遭到嚴重破壞。正因為如此，美國科學家提出警告，像“卡林頓事件”這樣的超級太陽風暴將會讓美國從發達國家變成發展中國家。

　　“人類社會面臨強太陽風暴的威脅是客觀存在的事實。”會議執行主席、中國科學院國家天文臺研究員汪景琇說。

　　太陽活動具有11年左右的周期。太陽活動周異常行為究竟會對地球產生何種影響是另一個需要關注的問題。近幾年正處于由太陽活動第23周向第24周過渡的太陽活動低年。對此，與會專家一致認為，太陽是太陽系中最大的天體，它決定了太陽系整體環境。而太陽系整體環境的變化一定會影響到地球周圍空間和內部物質的變化，我們不僅要關注超強和強太陽風暴對地球環境的影響，也要關注極低太陽活動水平對地球環境產生的影響。從某種意義上說，極低太陽活動水平所帶來的影響可能更加深遠，如太陽活動低年期間多發性的氣象災害和地質災害等。

　　很強的突發性和偶然性

　　與會專家指出，超級太陽風暴形成過程具有很強的突發性和偶然性，就人類當前對太陽和太陽系的認識水平而言，還不具備準確預測其發生時間和強度的能力。太陽風暴的突發性在于太陽爆發的突發性，太陽爆發的能量來自太陽磁場能量。太陽爆發就是太陽磁場中儲存的自由磁能的大規模爆發式釋放，并伴隨著太陽磁場結構變化。然而自由磁能釋放的觸發往往是不可預知的。

　　目前預報太陽風暴有兩大難點，一是太陽爆發現象的突發性；二是太陽爆發的對地有效性。而解決這兩個難點的途徑就是創新性基礎研究和預報應用研究。突破這兩個難點需要著重解決以下幾個方面的問題，包括光球磁場演化導致太陽爆發的關鍵指標是什么，如何實現日冕磁重聯過程的監測，太陽大尺度磁場結構與太陽爆發群體特征有何關聯，如何實現太陽爆發行星際傳播和發展過程的監測，如何完善太陽爆發行星際傳播模型等。

　　專家認為，事實上，這種通常意義的強太陽風暴在每個太陽活動周期內都會多次發生。如何應對這種太陽風暴造成的危害更具有現實意義。人類通過監測太陽活動的形成和演變，可以看到諸多太陽風暴發生的先兆現象，如太陽表面出現異常的黑子群，日冕中出現異常的活動，大規模爆發前的太陽磁場結構異常等等。雖然這些現象不一定意味著太陽風暴的發生，但足以引起人類高度警惕，作好防御準備，加強對太陽風暴的監測。

　　建立天地一體化監測預警系統

　　近百年來，全球自然災害頻發，造成的損失也有增大的趨勢，而來自天上的自然災害主要是太陽風暴和小行星撞擊。專家認為，預防自然災害既要考慮“災變”，又要考慮“災害”。考慮災變就是要積極探索災害形成規律，提供監測、預測和防御自然災害的方法和手段；考慮災害就是要將減災防災落實到體制、法規、政策、策略、措施諸多方面。

　　與會專家建議，預測太陽風暴的發生時刻和強度是太陽活動預報中最具挑戰性的任務，建立先進的天地一體化監測和預警系統是加強太陽風暴研究和適時作出預警、預報的當務之急。空間觀測可實現連續不間斷的監測，而我國至今沒有太陽風暴和空間天氣的監測衛星，因此應通過對已有一定預研基礎的項目，如空間太陽望遠鏡、夸父工程及一些小衛星計劃等加強支持，盡快落實立項，盡早實施。地面監測也具有重要意義，應積極支持現有設備的更新改造，使其發揮更大的作用；同時采取更有力的措施支持未來先進地面設備的預研和建設，包括大口徑太陽望遠鏡和日冕儀、射電日像儀和子午工程Ⅱ期等重要項目。與此相配合，還須建立國家級數據中心和預警、預報系統，負責監測、收集和分析數據和執行空間天氣預警、預報的研究和發布。盡快建立協調全國空間天氣科研和業務的領導機構，通過建立空間天氣會商體系，組織力量開展空間天氣災害應對措施研究，為應對超強太陽風暴和太陽周異常行為對人類社會造成的危害提供科技支撐。