气象灾害与空间天气灾害

http://www.sina.com.cn 2003年06月16日16:41 北京晚报

　　北京大学焦维新

　　在现代生活中，人们普遍关注天气的状况。日常所讲的天气，是指发生在对流层内、影响人类生活、生产的中性大气物理图像和物理状态，例如阴、晴、雨、雪、冷、暖、干、湿和风等。最近几年，另一类天气———空间天气，开始引起人们的注意。

　　对流层是大气紧贴地面的一层。它的下界是地面，上界因纬度和季节而不同，一般在十几公里。而空间天气是指在这个高度以上的大气层的状态。

　　空间天气涉及的物理参数与日常所说的天气有很大不同。空间天气关心的“风”是太阳风，“雨”是来自太阳的带电粒子雨；空间天气没有阴晴之分，但有太阳和地磁场的“平静”与“扰动”之别，空间天气不太关心“冷暖”，而特别注意太阳的紫外线和X射线辐射的变化。

　　人们常说的气象灾害，主要指飓风、暴雨和严重干旱对人类社会所带来的危害。而空间天气灾害在表现形式上与气象灾害也有明显不同，但后果同样是严重的。空间天气灾害主要涉及高能带电粒子对航天器的危害，太阳爆发性活动对导航、通讯和定位的严重影响，地磁场急剧变化（磁暴）对输电系统和地下管线的破坏，高层大气密度对航天器轨道寿命的影响等。这些灾害可引起卫星运行、通信、导航以及电站输送网络的崩溃，造成各方面的社会经济损失。

　　当前，人类科技发展和社会生活越来越依赖以航天技术为代表的高技术。恰恰是这些高技术，受空间天气变化的直接影响。因此，空间天气学是为适应人类高科技发展而诞生的，其研究对象是空间天气发生、发展和变化规律以及如何运用这些规律来进行空间天气预报，同时，空间天气学还研究各种空间天气效应以及避免和减轻空间天气灾害的方法和途径。具体来说，空间天气学研究太阳爆发性活动的规律，这些爆发性活动从太阳表面传播到地球过程中是怎样演变的；磁暴和突发式电离层骚扰发生的规律及其对高技术系统的效应；高能带电粒子暴出现的规律及其对航天器安全的影响；人工局部改变空间天气的方法以及对军事活动的影响等。

　　空间天气学研究起步晚，但发展快。国家空间天气服务的概念是1994年才正式提出来的，短短的几年，空间天气学的研究、作用和影响，超过了人们的预料。概括来说，当前空间天气学研究具有以下特点：

　　（1）从部门行为发展为国家或区域性行为，美国、俄罗斯等国及欧洲空间局（ESA）都已制定并实施空间天气学研究战略规划；许多国家都定期召开空间天气学研讨会。我国在今年8月将召开第5次空间天气学学术会议。

　　（2）从以研究为主的阶段逐渐向应用和服务阶段转化，从描述向预报转变，从定性向定量转变；目前，已经建立并逐渐完善了各种空间天气模式，范围从空间天气的源———太阳、太阳风，一直到电离层和热层。

　　（3）空间天气学已经纳入大学的教学内容。在我国，北京大学于1998年率先在我国高校中开设了空间天气学课程，我国第一本空间天气学专著已经正式出版发行。

　　（4）发射了一些新的空间天气探测卫星，这些卫星都采用了许多新技术，因而取得了一些新成果，使人们“看到”了用肉眼不能看见的空间天气的状况。

　　（5）对空间天气效应的研究越来越引起人们的重视，研究成果在工程设计中的地位加强，效应计算软件、设计标准规范等不断问世。

　　（6）预报进入实施并广泛发布阶段，美国、澳大利亚和ESA等国家和区域组织均已通过Internet网发布预报。

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