空间环境预报  031M4013H

学期:2017—2018学年(春)第二学期 | 课程属性:专业核心课 | 任课教师:刘四清,师立勤,钟秋珍,罗冰显
授课时间: 星期三, 第5、6、7节
授课地点: 教1-121
授课周次: 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16
课程编号: 031M4013H 课时: 54 学分: 3.0
课程属性: 专业核心课 主讲教师:刘四清,师立勤,钟秋珍,罗冰显
英文名称: Prediction of Space Environment

教学目的、要求

本课程为空间物理学专业研究生的专业核心课程。空间环境是航天器运行的场所、通讯信号传播的媒介,空间环境扰动事件,可导致航天器平台和载荷不同程度的破坏,引起通信信号的衰弱、导航定位精度的下降等,因此,空间环境预报对保障人类天地基系统安全、可靠运行具有非常重要的意义。本课程将介绍空间环境的基本概念及其对人类天地基技术系统的影响,讲授空间环境事件如太阳耀斑、太阳质子事件、地磁暴、高能电子暴等的自身发展规律,并围绕空间环境预报这个最终目标,讲授各种空间环境要素的监测、空间环境预报的方法和手段、国内外空间环境预报的实践和发展趋势。通过本课程的教学,说明对空间环境信息的掌握可以有效规避和防范由其引起的各类灾害。以课程讲授和实习相结合,期望学生能够对各类空间环境要素的预报有较为完整、重点突出、概念清晰的认识。

预修课程

空间物理概论、空间等离子体物理、

教 材

自编讲义

主要内容

1.	概论(3学时,刘四清主讲)
教学重点:空间环境是与人类天地基技术系统和自身健康密切相关的学科,是应用性很强的基础学科。随着高科技快速的发展,人类生活生产对技术系统的依赖越来越强,空间环境预报将逐渐成为人们生活不可或缺的一部分。空间环境预报是一门关于空间环境监测、预报、效应研究的基础课程,是开展空间环境业务服务的基础。
1.1.	空间环境的基本概念
讲解空间环境的概念,说明空间环境研究的范畴和主要研究内容,与空间物理之间的关系和区别,重点强调空间环境是面向应用的一门交叉学科。
1.2.	空间环境预报概要
讲解空间环境预报的概念和发展历程,重点介绍当前空间环境预报的主要内容和预报方法。

2.	空间环境影响(3学时,师立勤主讲)
教学重点:讲解各类空间环境对人类天地基技术系统的影响。
2.1.	空间环境影响
讲解辐射环境、磁场环境、等离子体环境、中性大气环境及扰动对各类技术系统的影响,如单粒子效应、充放电效应、辐射损伤效应、电波传播效应、轨道衰减效应等,说明空间环境预报对规避和减缓空间环境影响的作用。

3.	 太阳活动预报(6学时,刘四清主讲)
教学重点:太阳是近地空间环境及其变化的源头。本章将讲述太阳上的主要活动现象及其特点,着重讲解太阳活动的预报方法。
3.1.	空间环境事件的源头——太阳活动
讲解近地空间环境扰动的源头——太阳上的主要活动,包括太阳黑子、耀斑、日冕物质抛射、冕洞、暗条、太阳质子事件等.
3.2.	太阳活动水平预报
讲解太阳整体活动水平的预报方法,包括太阳黑子、太阳F10.7、冕洞、太阳活动周等长、中、短期预报方法。
3.3.	太阳爆发活动预报
讲解太阳耀斑、日冕物质抛射、太阳质子事件等太阳爆发活动的预报方法。

4.	行星际扰动预报(6学时,罗冰显主讲)
教学重点:太阳物质经过行星际传播后到达地球,引发地球空间环境扰动。本章将讲解日冕物质抛射、冕洞高速流、高能质子在行星际中的传播过程以及相关的预报模式。
4.1.	行星际扰动
讲解日冕物质抛射、冕洞高速流、太阳质子事件在行星际传播的特点和预报模式。
4.2.	行星际扰动预报
讲解日冕物质抛射、冕洞高速流的行星际传播模式和预报。
5.	磁层预报(12学时,师立勤9学时、罗冰显3学时)
教学重点:讲解磁层中的空间环境状况和扰动事件特征,并讲解地磁场、高能粒子相关的事件、指数、参数预报方法和模式。
5.1.	磁场和辐射环境及其扰动
讲解地磁场、辐射带基本状况及地磁扰动、辐射带高能粒子扰动事件的规律和特点。
5.2.	地磁扰动预报
讲解地磁扰动预报方法和模式,包括地磁暴预报、地磁指数预报(Ap、Kp、AE、Dst)和地磁场预报。
5.3.	辐射环境及其扰动预报
讲解辐射带的高能辐射环境及太阳质子事件、高能电子暴等扰动事件的预报方法和模式。

6.	中高层大气预报(6学时,钟秋珍主讲)
教学重点:讲解中高层大气的环境状况和扰动特征,并重点讲解中高层大气预报模式。
6.1.	中高层大气环境及其扰动
讲解中高层大气基本状况及地磁暴发生时中高层大气扰动的规律和特点。
6.2.	中高层大气预报
讲解中高层大气预报方法和模式。

7.	电离层预报(6学时,钟秋珍主讲)
教学重点:讲解电离层中的空间环境状况和扰动事件特征,并讲解电离层环境参数和电离层扰动事件的预报方法和模式。
7.1.	地球电离层环境及其扰动
讲解电离层环境的基本状况,及极盖吸收、电离层暴、电离层突然骚扰、电离层闪烁等扰动事件的规律和特点。
7.2.	电离层预报
讲解电离层环境预报方法和模式,包括TEC、电子密度等环境参数预报,以及极盖吸收、电离层暴、电离层突然骚扰、电离层闪烁等扰动事件的预报。

8.	空间天气预报保障服务(3学时,刘四清主讲)
教学重点:空间环境预报是在社会需求的刺激下产生的,因此,它的服务内容和形式都与社会需求紧密相关。通过本章学习,让学生了解到空间环境预报保障服务的现状和最终目标。
8.1.	空间天气预报保障服务
介绍空间环境预报保障服务的产品、方式、机构和服务对象,并讲解国内外著名空间环境预报机构的概况和国际空间环境预报发展前沿。

9.	空间环境预报实习(6学时,刘四清、师立勤、钟秋珍、罗冰显)
教学重点:讲解空间环境每日预报内容、预报流程。通过一次真实的预报过程,让学生体验预报员的工作。

10.	考试(3学时,罗冰显)

参考文献