太阳耀斑预报数据库

黄鑫

太阳活动的短时标变化，可能会引起日地空间环境的剧烈扰动，引发灾害性的空间天气，进而影响到高度依赖于高技术系统的现代人类。太阳质量占整个太阳系质量的99.8%，处于绝对的主导地位，被认为是空间天气的源头；同时，太阳的观测数据和太阳活动预报的结果是其他空间天气预报模式的输入。因此，太阳活动预报无论是在太阳物理研究还是空间天气应用领域都变得非常重要。

耀斑（flare）：

• 太阳在短时间内爆发性的能量释放过程，持续时间从几十秒到几小时。
• 主要特征是电磁辐射急剧增大；在很强的耀斑期间，紫外和X射线辐射可增强100倍。
• 一次大耀斑释放的能量高达1025J，相当于4百亿个广岛原子弹。
• 在太阳活动高年，每周大约观测到一次耀斑。

数据库样本：

按地球附近测量到的0.1∼0.8nm波段上的软X射线流量，可以把太阳耀斑分为表1所示的五级，其中M级以上的太阳耀斑是我们要预报的对象。

表1、太阳耀斑的软X射线分级

软X射线流量数量级（J/(m2s)）	级别
<10-8	A
10-7	B
10-6	C
10-5	M
10-4	X

太阳耀斑数据来源于NGDC（National Geophysical Data Center）整理的数据列表

(https://www.ngdc.noaa.gov/stp/space-weather/solar-data/solar-features/solar-flares/x-rays/goes/xrs/)。

以24小时耀斑预报为例，如果一个活动区，在24小时内发生M级以上的耀斑，则认为该活动区在该时刻的观测为耀斑样本，否则认为该活动区在该时刻的观测为无耀斑样本。

数据集包含了从2010年5月至今日面所有的活动区视向磁图样本，样本的时间间隔为96分钟。由于磁图观测的投影效应，只选择活动区中心位于日面中心±30°范围的活动区，数据集总共包含62580条样本，其中耀斑样本为1524条，无耀斑样本为59532条。

为每个样本计算了如下的磁场物理参数、磁场拓扑参数：

（a）总无符号电流电流螺度（关键词：TOTUSJH）

（b）总光球磁自由能（关键词：TOTPOT）

（c）总无符号纵向电流（关键词：TOTUSJZ）

（d）净电流螺度绝对值（关键词：ABSNJZH）

（e）正负极净电流模值之和（关键词：SAVNCPP）

（f）总无符号磁通量（关键词：USFLUX）

（g）活动区强场像素的面积（关键词：AREA_ACR）

（h）光球磁自由能平均量（关键词：MEANPOT）

（i）剪切大于45°的面积与总面积的比值（关键词：SHRGT45）

在活动区磁图基础上，提取了其对应的EUV波段的相应的活动区区域，因而可以联合活动区磁图和EUV图开展新型的太阳耀斑预报建模研究。