太阳磁场非势性动态演化与爆发事件的关系研究

太阳爆发活动与国家安全、高科技乃至人们的生产生活息息相关，对其预报一直是科学界非常重视的课题。太阳爆发活动与日冕磁能的释放密切相关。但迄今日冕磁场尚不能直接测量。然而日冕磁场及其复杂性均经光球层由亚表面向上层传输，因此可以结合光球层的运动性质和磁场观测，推断日冕的磁场变化。本项目对新浮、快速演化、长寿命三类活动区进行特例和统计研究，采用局部相关跟踪（LCT）等光流技术，由光球磁场观测资料得出活动区的磁螺度流、感应电场、坡印廷通量等非势性参量，从而研究太阳光球磁场非势特性及其动态演化与太阳耀斑、日冕物质抛射等剧烈活动现象的关系，为提高太阳活动及空间灾害性天气的预报水平提供理论依据。

在本基金支持下，项目组成员围绕耀斑等爆发事件与磁螺度流H、感应电场E、坡印廷能流P等非势性参量的关系进行了深入研究。首先我们用SDO/HMI的矢量磁场观测资料作了小样本统计研究（7个活动区10个耀斑），计算采用局部相关跟踪法LCT，微分仿射速度法DAVE和DAVE4VM光流技术法。发现60%的耀斑发生在E上升阶段，70%的耀斑发生后E的变化率变小；70%的耀斑发生在P持续下降约20小时后转变为增长的10小时左右的峰值处，70%的耀斑发生后P下降。而耀斑发生前ΔH/F^2和ΔH/ΔP的变化率均有反转，说明耀斑的发生与反号螺度的注入密切相关。第二，通过大样本统计考察了各非势参量之间的相关性（61个活动区，58个C级以上耀斑，6261张SDO/HMI磁图）。发现感应电场与磁通量、电流、磁自由能的线性皮尔逊相关系数分别为0.79、0.80、0.50。磁螺度累积量与磁自由能的相关系数为-0.12。第三，耀斑、暗条爆发的个例研究。发现当活动区非势参量达到爆发的阈值后，有一段时间延迟才有耀斑发生，作为对照的非爆发活动区11485的H、E比11158分别低3个和2个量级。通过分析螺距不稳定性，定量化地研究了活动区10930半影暗条的缠绕性变化过程。当半影暗条缠紧收缩时，螺距与流管长度的比值 h/R的数值减小，反之增大，分别对应螺距不稳定性的增大和减小。另外，采用HMI的磁场观测数据研究X级耀斑与磁通量演化的关系，采用HSOS的磁场观测数据研究有C级和M级耀斑的活动区的磁场特性，都做了中等样本的统计研究。对爆发暗条的磁螺度、快速衰减活动区做了个例研究。基于以上研究，项目组成员先后发表三大检索论文16篇，其中12篇SCI检索。