我国空间天气科学在观测

空间天气学十问答一、 什么是空间天气学？（魏奉思中科院空间中心）二、 空间灾害性天气对人类航天活动有什么影响？（赵华中科院空间中心、朱文明航天工业总公司501部）三、 空间灾害性天气对人类通信、导航活动有什么影响？（郭兼善中科院空间中心、吴健信息产业部22所）四、 空间灾害性天气对人类地面技术系统（电力、输油（气）和资源等）和生态环境有什么影响？（汤克云中科院地质地球物理所、焦维新北京大学）五、 空间天气学的基本问题是什么？（魏奉思中科院空间中心）六、 如何监测空间天气的变化？（焦维新北京大学、王家龙北京天文台、万卫星武汉物理与数学所、徐寄遥中科院空间中心）七、 空间灾害性天气变化是如何发生的？（肖佐北京大学、王家龙北京天文台八、 目前关于空间灾害性天气变化的预报能力如何？（王家龙北京天文台、高玉芬国家地震局地球所）九、 国际空间天气研究的态势如何？（冯学尚中科院空间中心、张贵银总参大气所）十、 我国在推动空间天气学方面正在作出哪些努力？（于晟国家基金委地学部、朱志文国家基金委地学部）资料：重要的空间灾害性天气事件简介（冯学尚中科院空间中心）一、什么是《空间天气学》?魏奉思中国科学院空间科学与应用研究中心，空间天气研究实验室千百年来，人们就知道，狂风暴雨、电闪雷鸣、洪涝、水旱，地球上这些恶劣的天气变化给人们的衣、食、住、行和生产活动带来灾难。

地球20-30公里以上的高空，甚至千万公里的空间（或称太空），也存在恶劣的空间天气变化。

例如，当太阳上高温、高超音速的物质喷发所形成的太阳风暴吹过地球，有时会使卫星失效、提前陨落、通信中断、导航、跟踪失误、电力系统损坏以及人的健康与生命带来严重危害，却是近2-30年来才逐步认识到的新事实。

我们现在知道，从太阳到地球这个日地空间环境与人类生存和发展息息相关。

它由太阳大气、行星际介质、地球的磁层、电离层和中高层大气所构成。

这个空间环境自1957年人造卫星上天，人类的航天、通信、导航以及军事活动等从地表扩展到成百、上千公里的空间，成为人类活动的重要场所；它的高高度、高真空、微重力、强辐射、高电导率等独特的环境条件既为人类发展提供丰富的资源，又为航天、通信、资源探测、军事等活动提供地面不可能有的便利；它阻止和吸收来自太阳的X射线、紫外线、高能带电粒子以及超音速的太阳风暴对地球人类的直接轰击，是人类生存的重要保护层。

空间科学研究的新进展与应用近年来，随着科技的不断发展，空间科学的研究逐渐深入人心。

空间科学作为一个跨学科领域，涵盖了物理、化学、天文学等多个学科，将直接关系到探索宇宙本质、了解地球环境与地球外环境的相互作用、发展空间技术等很多领域。

本文将会讨论空间科学研究的新进展和应用。

一、空间科学研究的新进展1.1 人类探索深空人类探索深空一直以来都是一个令人兴奋的话题。

从上个世纪末开始，人类已经向太空探索了很多年。

随着技术的不断进步，人类对太空的探索也越来越深入。

“先进高效火箭技术、先进开放式智能机器人技术、智能化地球观测系统等新兴技术的逐渐应用，无疑将会给当前的太空实践注入新的信号。

” 据了解，近来美国的2020火星探测任务完成了既定目标，其末端配备着全新的“直觉”机器人等技术；同时，新型的太阳观测卫星“維金”也已经上天观测了数个月，为人类学界提供了大量有价值的数据，推动大气与环境科学研究的发展。

1.2 二氧化碳空间排放监测系统据报道，目前有一个针对气候变化的二氧化碳空间排放监测系统正在建设之中，这将会是人类史上最集成化、最全面、最恒常的空间排放监测系统。

该系统可在线监测大规模的二氧化碳排放情况，有助于提高电力清洁化等各大领域的环保水平。

1.3 深海探索与地球物理探测在近年的科技革新中，无人水下探测器技术突破，将为深海探索与地球物理探测的开展提供有力的技术保障。

国际上有计划利用这种技术在中大洋脊试验二氧化碳地质埋存等多方面进行空间环境观测和数据收集。

而在地球物理探测方面，通过这种技术或许还可以更好地了解大地构造，探究天气预报、地震预警、气候变化等各种事物之间的密切关系。

二、空间科学研究的应用2.1 空间科学的遥感技术在可持续发展中的应用随着遥感技术在此领域的发展，越来越多的人意识到了空间科学和遥感技术在可持续发展中的重要性。

在环境监测中，遥感技术可以获取大量地表和大气信息，为生态环境的保护提供了数据支撑；在城市规划中，遥感技术可以为城市规划提供快速高效的数据参考；在农业方面，遥感技术则可以为农业生产提供高效低成本、精准化的作物种植管理信息等。

中国气象局关于印发综合气象观测系统发展规划(2010―2015年)的通知文章属性•【制定机关】中国气象局•【公布日期】2009.12.30•【文号】气发[2009]463号•【施行日期】2009.12.30•【效力等级】部门规范性文件•【时效性】现行有效•【主题分类】气象综合规定正文中国气象局关于印发综合气象观测系统发展规划（2010-2015年）的通知（气发〔2009〕463号）各省、自治区、直辖市气象局，各直属单位，各内设机构：《综合气象观测系统发展规划（2010-2015年）》已经中国气象局局长办公会议审议通过，现印发给你们，请遵照执行。

《综合气象观测系统发展规划（2010-2015年）》是对《综合气象观测系统发展指导意见》（气发〔2009〕175号）的进一步细化，明确了“科学调整站网布局、提升观测自动化水平、增强观测能力、确保观测系统稳定运行、发挥观测系统效益”的发展目标、主要任务和保障措施等。

请各省（区、市）气象局依据本规划，结合本地实际，制定相应的综合气象观测系统实施计划，并报中国气象局备案。

二○○九年十二月三十日综合气象观测系统发展规划（2010－2015年）中国气象局2009年12月目录一、发展目标二、主要任务（一）国家气候观测网1.地面气候观测2.高空气候观测3.大气成分观测4.海洋基本气候变量观测5.陆地基本气候变量观测（二）国家天气观测网1.地面气象观测2.海洋气象观测3.高空气象观测4.天气雷达观测5.气象卫星观测6.移动气象观测（三）区域气象观测网（四）专业气象观测网1.农业气象观测2.交通气象观测3.人工影响天气观测4.风能观测5.太阳能观测6.电力气象观测7.环境气象观测8.城市气象观测9.空间天气观测（五）技术装备保障1.建立健全技术装备保障体系2.运行监控3.维护维修4.装备供应5.计量检定6.气象专用技术装备管理（六）观测数据质量与观测产品1.主要内容2.实施进度（七）技术研发及平台建设1.技术研发2.国家气候观象台3.基础平台建设和设备考核试验三、保障措施（一）加强行业管理和社会管理（二）完善体制机制（三）提高队伍素质（四）统筹各类资金投入（五）加强交流与合作附录附表1：气候观测要求（GCOS指标）（a）基本气候变量（b）地面和高空基本气候变量观测精度要求附表2：天气观测要求（WMO指标）（a）地面气象观测（b）高空气象观测（c）辐射观测附图1：优化后国家基准气候站分布图（草案）附图2：国家级地面观测站布局图（草案）附图3：全国雷电观测网布局图（草案）附图4：新一代天气雷达布局图（216部）附图5：调整后的农业气象观测站分布图附图6：风能资源观测网布局图（草案）附图7：太阳能资源观测网布局图（草案）附图8：空间天气观测布局图（草案）本规划依据《综合气象观测系统发展指导意见》（气发〔2009〕175号）的指导思想和基本原则，针对经济社会发展和各项气象工作日益增长的需求，统筹国家、地方政府、有关部门和相关行业对气象工作的投入，按照综合、协调、可持续发展思路，提出了2010-2015年综合气象观测系统发展目标，明确了科学调整站网布局、提升观测自动化水平、增强观测能力、确保稳定运行、发挥观测系统效益等方面的发展任务、实施进度和保障措施。

太空探索在空间气候变化中的应用研究1. 太空探索对于空间气候变化的应用研究非常重要。

通过观测地球大气层和气候系统，科学家们能够更好地理解和预测气候变化的趋势和影响因素。

太空探索提供了观测地球大气层、海洋表面温度、冰层融化等现象的独特视角和高精度的数据。

这些数据有助于科学家们研究气候变化的原因、影响和未来趋势。

2. 卫星是太空探索在空间气候变化研究中的重要工具之一。

通过卫星观测，科学家们能够获取大范围、全球尺度的气候数据。

比如，卫星可以测量地球表面温度、云量、降水量等气候要素，从而揭示气候系统的运行规律。

通过长期观测，科学家们可以分析气候变化的趋势，评估地球系统的健康状况，以及预测未来的气候变化。

3. 太空探索还可以提供对极地气候变化的研究支持。

通过卫星观测，科学家们能够监测北极和南极的冰层变化。

冰川融化和海冰消失是全球气候变暖的明显迹象。

通过观测极地的冰层变化，科学家们可以研究气候变化对极地生态系统的影响，以及全球海平面的上升速度。

这些研究对于制定应对气候变化的政策和保护极地环境具有重要意义。

4. 太空探索还能够为气候模型提供验证和改进的数据。

气候模型是科学家们用来模拟和预测气候系统变化的工具。

通过将卫星观测数据与模型模拟结果进行比较，科学家们可以验证模型的准确性和可靠性，并对模型进行改进。

这有助于提高气候模型的预测能力，从而更准确地评估未来的气候变化情况。

5. 最后，太空探索还能够为气候变化的监测和应对提供即时的数据支持。

卫星观测可以提供实时的气象数据，包括气温、降水、风速等信息，帮助气象部门进行天气预报和气候监测。

这些数据对于预警灾害事件、制定适应气候变化的政策和规划城市发展具有重要作用。

同时，卫星也可以用于监测和控制温室气体排放，评估应对策略的效果，促进全球减排行动。

总结起来，太空探索在空间气候变化中的应用研究对于理解气候变化的原因、趋势和影响具有重要意义。

通过卫星观测，科学家们可以获取全球范围的高精度气候数据，验证和改进气候模型，提供即时的监测和应对支持。

现代气象观测业务发展趋势虽然我们国家的气象资源十分丰富，但经常会发生气象灾害，这些可能会造成巨大的经济财产损失。

气象工作者在这过程中要密切的关注气候变化，提前发现险情，做好预防工作，最大程度的利用气候资源。

在21世纪，我们国家的气象事业发展迅速，与此同时，全球气候变暖、生态环境问题成为人们关注的重点。

越来越多的人认识到现代气象观测业务的重要性。

本文将对现代气象观测业务的发展趋势进行研究分析，提出具体的建议。

标签：现代气象观测业务；发展趋势；研究分析一、气象观测（一）气象观测是一门学科，主要是对地球大气进行研究，这其中采用了物理和化学的方法。

近几年，科技发展迅速，气象观测的对象也越来越多，从简单的天气观测延伸到地面气象观测、高空气象观测等多种类型，我们把他们统称为大气观测。

借助各种各样的手段和方式组成一个完整的气象观测系统，不仅能够监测地面还能延伸到高层以及全球，整个大气的变化状态都能观测。

气象观测对人类来说是非常重要的，生产生活以及科学研究都少不了气象。

而且我们国家的气象观测水平已经超越了很多国家，成为世界的先例，这也代表我们国家的气象观测水平更准确。

（二）近几年现代化的气象观测技术在不断的进步，气象预警、气象报警、应对气象变化的能力也在不断的提高。

气象观测部门也配备了完善的基础设施，招收了，专业的人才这在一定程度上提高了资源的利用效率，提高了服务水平。

现代气象观测业务在发展的过程中，主要负责以下几个方面。

第一，通过气象观测对大气变化进行记录，对这些数据进行分析编发成天气情报，也就是我们常见的天气预报。

这些数据在长时间积累和记录后，就能成为农业、林业、工业等多种行业发展过程中有利的规划依据。

我们借助大气遥感探测能够对灾害性天气进行预测，例如常见的龙卷风、台风、强风暴等等。

能够直接通知用户，在第一时间报警，提前采取应对措施，这样也能减少自然灾害造成的损失。

[1]第二，气象观测是非常重要的，只有在这个基础上进行研究分析，才能延伸出大气科学以及气象工作。

瞄准7大科学领域优先建设16项设施——解读《国家重大科技基础设施建设中长期规划(2012-2030年)》作者：暂无来源：《发明与创新·大科技》 2013年第4期到2030年，我国将基本建成布局完整、技术先进、运行高效、支撑有力的重大科技基础设施体系：传统大科学领域设施得到完善和提升；设施技术水平持续提高；设施共建、共管、共享的体制机制更加完善。

近日，国务院印发《国家重大科技基础设施建设中长期规划(2012—2030年)》（以下简称《规划》），明确了未来20年我国重大科技基础设施发展方向和“十二五”时期建设重点。

《规划》指出，未来20年，我国科技发展将瞄准科技前沿研究和国家重大战略需求，根据重大科技基础设施发展的国际趋势和国内基础，以能源、生命、地球系统与环境、材料、粒子物理和核物理、空间和天文、工程技术等7个科学领域为重点，从预研、新建、推进和提升四个层面逐步完善重大科技基础设施体系。

工业化的过程，必然会消耗大量资源和能源。

在经济快速发展的今天，能源紧张问题凸显。

解决人类社会可持续利用能源的科学问题成为《规划》中7大重点领域之一。

以我国中长期核能源开发与安全运行、化石能源高效洁净利用与转化、可再生能源规模化利用为方向，以核能和高效化石能源研究设施建设为重点，注重新能源、新材料、网络技术相结合，逐步完善相关领域重大科技基础设施布局，为能源科学的新突破和节能减排技术变革提供支撑。

与能源科学的发展类似，生物科学发展势头也极为迅猛。

在2012年至2030年，以探索生命奥秘和解决人类健康、农业可持续发展的重大科技问题为目标，建设转化医学研究设施、建成国家农业生物安全科学中心、蛋白质科学研究设施，适时启动大型成像和精密高效分析研究设施建设，突破生命健康、普惠医疗和生物育种中的重大科技瓶颈。

地球系统与环境科学也是未来科学研究的主要方向。

其中，以地球结构演化与变化过程、地壳物质组成和精细结构、地球系统各圈层间复杂作用及其耦合过程、太阳及其活动控制下各圈层的响应与耦合、人类活动影响环境的过程和机理等为主要研究对象，重点建设海底观测、数值模拟和基准研究设施，逐步形成观测、探测和模拟相互补充的地球系统与环境科学研究体系。

月球空间天气探测与研究进展罗冰显;张贤国;孙天然;白先勇;韦飞;林瑞淋;李磊;张珅毅;孔令高;王馨悦;谢良海;彭松武;唐斌斌;张颖洁;徐秋予;冷双;冯鹏远;苏杨;甘为群;封莉;田晖;陈林杰;颜毅华;宋永亮;刘四清;邓元勇【期刊名称】《深空探测学报（中英文）》【年(卷),期】2024(11)2【摘要】稳定的天体地质构造、与地球合适的距离、无稠密大气和全球磁场,使得月球成为日地月空间天气监测和研究的天然优良实验室。

回顾了国内外月球空间天气探测和研究进展,梳理了月球空间天气关键科学问题及预报应用问题,提出了建立月球空间天气监测站的构想,明确了监测站具体科学目标,并介绍了监测站三大系统构成及相互关系,包括监测系统、科学研究系统以及建模与预报系统。

建立月球空间天气监测站对研究太阳爆发活动、日地月耦合关系以及月球局地环境的变化具有重要的科学意义,也有利于促进月球空间天气建模和预报技术的发展,提升未来月球科研探索任务空间环境保障能力。

【总页数】10页(P159-168)【作者】罗冰显;张贤国;孙天然;白先勇;韦飞;林瑞淋;李磊;张珅毅;孔令高;王馨悦;谢良海;彭松武;唐斌斌;张颖洁;徐秋予;冷双;冯鹏远;苏杨;甘为群;封莉;田晖;陈林杰;颜毅华;宋永亮;刘四清;邓元勇【作者单位】空间天气学国家重点实验室;中国科学院空间环境态势感知技术重点实验室;中国科学院国家空间科学中心;中国科学院大学;天基空间环境探测北京市重点实验室;中国科学院国家天文台;中国科学院紫金山天文台;北京大学地空学院【正文语种】中文【中图分类】V11【相关文献】1.俄罗斯航天局批准月球探测项目"月球25号"的空间站模型2.空间探测进展和我国的月球探测(一)3.空间探测进展和我国的月球探测(二)4.聚智共谋载人月球探测领域未来发展——中国空间技术研究院成功举办第七场CAST"空间技术论坛"5.美国新的宏伟空间计划制造自由号空间站重登月球火星载人飞行发射行星探测器因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

第五单元主题阅读功名难夺报国心（节选）在中国近代科学史上，有三位科学家功不可没。

他们是：詹天佑、冯如、谭根。

他们的一生是热爱科学、为祖国作贡献的一生。

1903年，詹天佑在修筑京张铁路的艰巨任务面前挺身而出，勇挑重担。

当他决定铁路要在尽是悬崖峭壁的关沟地区通过时，一家外国报纸轻蔑地说：“能修筑关沟段铁路的中国工程师还没出生呢！”但是詹天佑最终用成功的事实有力地回击了他们的嘲讽。

勤杂工出身的冯如从小就胸怀大志。

1910年，27岁的冯如驾驶着自己设计制造的飞机参加了当年的国际航空比赛，最终战胜众多强手，荣获国际飞行协会颁发的优等证书。

与冯如同时代的谭根，21岁时设计制造的水上飞机，在万国飞机制造大会上赢得了金牌。

有一次他驾机飞越了菲律宾的一座著名火山，被公认为“执全世界飞行家之牛耳的人”。

他们三人不畏艰险，登上了科学的高峰，他们用自己不凡的成绩显示了中华民族的聪明智慧，使自命不凡．．．．的外国人也不得不承认：中国人是有才能的。

中国人不仅有才能，还很有志气，不仅爱科学，而且更爱自己的祖国。

京张铁路建成后，美国某大学为表彰詹天佑的成就，授予他工科博士学位，要他亲自去美国参加授领仪式。

那时，詹天佑正肩负着修建川粤汉铁路的重任，便毅然谢绝了那所大学的邀请。

冯如在科学上获得成就后，外国人曾经以重金聘请他。

可是冯如却说：“我衷心希望把自己菲薄的才能贡献给祖国。

”为此，他在1911年将自己在美国创办的飞行器公司迁回祖国，在广州继续致力于发展祖国的航空事业。

年轻的谭根在成功之后，也始终不为名利所诱。

1915年，他抱着宏大的志向，从美国回到广州，想要开办航空学校，但是由于当时政府的腐败无能，他未能施展自己的抱负。

詹天佑、冯如、谭根，在我国科学史上是永远值得记载的先驱．．。

他们那种“功名难夺报国心”的崇高品格，至今仍是我们学习的楷模。

——有删改1【理解词语】联系上下文，理解下列加点词在文中的意思。

自命不凡：_________________________________________________________________ 先驱：_____________________________________________________________________ 2【整体感知】默读选文，说说“功名难夺报国心”的含义。

责任编校/吴飞燕“观天神器”——圆环阵太阳射电成像望远镜上高原的文/程　醉在四川甘孜稻城海拔3 800多米的噶通镇，坐落着全球规模最大的圆环阵太阳射电成像望远镜（以下简称“圆环阵”）。

它是国家重大科技基础设施空间环境地基综合监测网（子午工程二期）的标志性设备之一，是科学家观测太阳活动的又一大国重器。

2023年9月27日，圆环阵顺利通过工艺测试，后续它将持续对太阳活动进行科学观测，在空间天气、射电天文等多个领域发挥重要作用。

“千眼天珠”圆环阵的直径为1千米，313台直径6米的反射面天线均匀地分布于圆环之上。

远远望去，圆环阵宛如平放在高原上的一串珍珠，因此它还有一个生动的别称——“千眼天珠”。

在圆环的中间，耸立着一座约百米高的中心定标塔。

定标塔是圆环阵的重要组成部分，能为313台反射面天线及接收链路间一致性标定提供基准信号。

简单地说，就是每天太阳升起之前，圆环上的313台反射面天线会同时对准中心定标塔“对焦、校准”。

待到太阳升起之后，这些反射面天线便会如同向日葵一样，对准太阳并跟随它转动。

如果太阳发出了什么“特别信号”，它们就能在第一时间做出反应，将相关信息上传到监测团队手里。

这313台反射面天线早在多年前过工科学就已经开始建设，并跟随建设计划逐步完善。

2022年11月，圆环阵设备主体工程完工，正式进入联调联试阶段。

2023年7月，圆环阵已经具备连续监测太阳活动的能力，科学观测水平也得到了验证。

圆环阵能够诞生于稻城的高原之上，存在多方面的因素。

在纬度比较低的地方，观测太阳的性能更好。

而且，观测地点需要在山区选择一大块相对平整的土地，遮挡外界的电磁干扰，类似在群山之中的盆地。

圆环阵所处的位置，就符合这些优势条件。

稻城所在的青藏高原东部地区，下雨的时间很少，水汽也很少，空气透明度高。

再加上噶通镇远离大中城市，电磁干扰微乎其微，非常适合进行射电观测。

造型有特色为了能够在射电望远镜所观测的频带范围内获得高灵敏度、高分辨率的目标源图像，大型射电望远镜一般都采用天线干涉阵列。

空间天气的研究与应用随着航空、航天技术的发展，人们对空间天气的研究越来越深入。

空间天气是指太阳和地球相互作用时产生的各种现象，包括太阳风、磁暴、电离层扰动等。

这些天气现象不仅会影响天文学观测、通信和导航卫星等领域的技术运行，也会对人类社会和经济造成影响。

因此，对空间天气的研究和预测具有重要意义。

一、空间天气现象及其影响1.太阳风太阳风是太阳的大气层向宇宙空间中不断喷发的带电粒子流，其速度一般在每秒300至800公里之间。

太阳风可以引起电离层扰动，甚至导致磁暴。

在地球的磁层和地球物理环境中，太阳风也发挥着重要作用。

2.电离层扰动电离层是地球大气层中的一层，其上空含有大量的游离电子和离子。

太阳活动的变化会引起电离层的扰动，从而影响短波通讯、导航卫星的正常工作等。

3.磁暴磁暴是地球磁层内和磁层周围的带电粒子发生强烈扰动时产生的现象。

磁暴会引发地磁感应、电力系统中的电磁涌流和电气设备损毁等现象，对人类社会和经济造成较大影响。

二、空间天气的研究为了更好地应对空间天气对我们生活和经济的影响，许多科学家和机构都积极从事空间天气的研究和预测。

1.美国宇航局美国宇航局（NASA）是世界上最重要的航空、航天机构之一，拥有众多航空、航天专家和精英科学家。

美国宇航局通过探测宇宙空间、研究太阳活动和地球环境等手段，积累了大量的空间天气数据，并制定了一系列空间天气预报和应对方案，为世界各国的空间天气研究和应对提供了重要的支持和帮助。

2.中国科学院作为我国最重要的科学研究机构之一，中国科学院也在积极从事空间天气的研究。

中国科学院在国内率先建立了空间天气学科，设立了空间环境与材料物理重点实验室、空间科学重点实验室等研究机构，成功研制出了一批高性能、高精度的空间风暴探测仪器和空间天气预警等技术，为我国空间天气研究和应对提供了极大的支持和帮助。

三、空间天气的应用随着空间科技的不断进步，空间天气的应用也越来越广泛。

除了太空技术、通讯和导航卫星等领域的应用外，空间天气在人们的日常生活中也产生着越来越大的影响。