一種關于行星空間氣候變化的統計分析系統及方法與流程

本發明涉及一種關于行星空間氣候變化的統計分析系統，尤其是涉及通過日冕物質拋射大背景的變化來分析行星空間氣候相應變化的系統和方法。

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背景技術：

伴隨人類發射飛行器的不斷增多，對空間天氣及氣候的探索與研究逐漸深入，這不但為空基與地基通訊、導航等提供必要的支持，而且為人類太空旅行創造了便利和保障條件。依據SOHO太陽觀測平臺關于太陽活動的各種參數的詳細記錄，為人類研究分析太陽系內行星氣候變化奠定了從未有過的極好基礎。CME(日冕物質拋射)是太陽系內行星氣候大變化的主源，通過對CME與地球氣候變化的相關分析，使人們深刻認識到地球大氣中氣旋的生成與CME引發地磁層的磁擾密切相關。對于地球以外其它行星上的氣候變化的觀測，例如歐洲航天局對木星大紅斑的近代歷年觀測，以及歷史上關于大紅斑狀態的觀測記錄，展現出大紅斑這一太陽系內所有行星上目前規模最大且持續時間最長達300多年之久的氣旋逐漸縮小變化的歷程，另外，在太陽活動極小期內強地震、強火山噴發及其強氣旋的生成幾率極高。這些地球及其它行星氣候巨變都構成了對地球上人類生存和發展的極大挑戰。為了人類更好地持續生存與發展，迫切需要建立一套清晰完備的分析系統及方法來預測有關空間天氣、氣候的發展狀態。

技術實現要素：

本發明的目的就是為了提供一種關于行星空間氣候變化的分析系統及方法，通過對空間氣候分析預報及適時調節來降低災害性空間氣候的危害程度。

本發明一種空間氣候變化的分析系統，以CME尤其hale-CME的發生率的變化與相關行星氣候的變化建立相關聯系，來統計分析預報行星氣候現在和將來的狀態以及對歷史上重大的氣候事件的分析溯源。

一種星體內能的生成、貯存及釋放的動態平衡機制，且在一段時期內，星體內能總的生成速率或功率相對穩恒，當星體內能釋放的通道數量較少時，則平均沿每一通道的能量流量(功率)或總量較高；當星體內能釋放的通道數量較多時，則平均沿每一通道的能量流量(功率)或總量較低。所言通道為釋放一定能量級別以上的通道。CME是星體內能釋放的觸發源，CME觸發星體形成內能釋放通道。CME發生率的高低對應星體內能釋放通道數量的多少以及平均沿每一通道的能量釋放的低高。星體上發生的地震、火山噴發以及氣旋等都是能量沿釋放通道釋放的表現形式，則星體上強地震、強火山噴發及強氣旋的生成率同CME尤其hale-CME的發生率反相關。CME發生率的低期為強地震、強火山噴發以及強氣旋的高發期。由于CME發生率同太陽活動(黑子數)之間有較高的相關性(相關系數0.86)，則太陽活動極小期內也高幾率為CME發生率的極低期，即高幾率為強地震、強火山噴發及強氣旋的高發期。

對于地球氣候變化預報方法，以CME的發生率依據，將CME的發生率不但同地球上強地震、強火山噴發和強氣旋的發生率而且同地球冰河期的發生率建立相關聯系，通過實時觀測太陽活動中CME(尤其hale-CME)生成率變化，預報強地震、強火山噴發和強氣旋以及冰期的生成率的變化。CME生成率較低時這些現象所對應的級別較高；反之，則較低。

一種對木星大紅斑變化的預報方法，通過將CME的發生率，尤其hale-CME的發生率變化同大紅斑的變化建立相關聯系，確認大紅斑生成于某一段CME發生率極低期內，其變化受CME的調控，利用大紅斑的縮小速率同CME(尤其hale-CME)的發生率正相關，預報大紅斑的發展趨勢。木星大紅斑氣旋為持續很久的內能釋放表達，其能量釋放的流量或功率與CME的發生率反相關。歷史上大紅斑被普通天文望遠鏡觀測到的時間皆在CME的發生率的極低期內，且多在期中或期末，此時大紅斑狀態表達最強。星體氣候巨變也在CME發生率的低期，如2005年9月-2011年3月初為CME發生率的低期，出現了木星氣候巨變；2011年3月11日的日本強震也是在該段極小期末期發生的。

●附圖說明

下面將結合附圖和非限制性的實施例對本發明作進一步的詳細說明。

圖1和圖2示出本發明的行星空間氣候變化統計分析系統及方法的一個實施例的示意圖。圖1是2000年至今的太陽黑子數圖；圖2是1600年至2000年的太陽黑子圖。

●具體實施方式

依據2003-2016年的SOHO LACO C2的CME觀測數據匯總成表，A：幅角大于120度(hale)；B：幅角在60與120度之間；C：幅角小于60度。

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

2013

2014

2015

2016

對上述一系列表格數據內容以及大紅斑狀態變化進行統計對比分析。大紅斑的年縮小速率與上年對比，2012年大紅斑縮小速率增加，對應2012年的CME(尤其hale-CME)月均及年發生率比2011年的增加；2015年縮小速率減小，對應2015年的CME(尤其hale-CME)月均及年的發生率比2014年的降低；由于2016年CME(尤其hale-CME)月均及年發生率比2015年的又降低，推測2016年大紅斑縮小速率又降低。1665年首次觀測到大紅斑并持續至1713年；1831年第二次觀測到；1878年又一次觀測到。其中1713年至1830年118年未有明顯歷史記錄。1665年或從1831年至今大紅斑斑一直在縮小。通過對一系列數據進行對比統計分析，建立相關空間氣候變化的統計分析系統原理及方法；并結合圖1和圖2對統計分析系統原理及方法進行實施與驗證。具體如下表所述：

F：表達CME的發生率。將hale-CME單提出，不但因為它正相關于整體CME發生率，而且還因為hale-CME會相繼沖擊八大行星磁層及其它小行星和彗星的磁層，星體的最強磁擾高幾率來源于hale-CME，而強磁擾觸發星體內部能量強釋放，并造成空間氣候相應強變化。大紅斑縮水速率V在CME極弱期時也可為負數。

CME引發星體磁擾觸發其內部能量釋放；星體內部能量的釋放強度或功率包括平均單通道能量釋放強度或功率反相關于磁擾尤其強磁擾的發生率f，正相關于本次磁擾的強度D，E＝kD/f，由于磁擾的發生率f正相關于CME的發生率F，則E＝kmD/F，k，m為大于0的系數，E為能量釋放強度或功率或總量。

本發明已經根據具體的實施例和附圖進行了詳細描述，但這些描述并非用于限制本發明，在不偏離本發明的精神和范圍內，可以對其進行修改和改進。