【正文】 聯(lián)理論有關鍵性的科學意義。Manoharan等（2001）利用IPS獨立觀測得到與之符合的磁能估計。在這一系列的工作中，課題組首次以我國向量磁場觀測數(shù)據為基礎，經上述非線性無力場理論外推方法，重建得到懸浮在太陽低層大氣中的磁繩（Flux Rope）結構，它與Ha觀測到的暗條位置一致，也與空間TRACE衛(wèi)星紫外波段觀測到的一個間歇性產生的亮條位置一致 （Yan et al. 2001）。項目組對這一方法的原理和可靠性作了進一步的研究。 日冕磁場的三維理論重構取得重要進展目前關于太陽大氣磁場計算的方法仍未成熟，美國2000年版的《國家空間天氣計劃》將日冕磁場的重建列為模型研究中的一個重要內容。 Zhang et al. 2001）在國際上產生重要的影響。 Liu amp。在成功觀測太陽23活動周峰年耀斑—日冕物質拋射活動區(qū)磁場和速度場的基礎上，項目組結合國際空間衛(wèi)星YOHKOH、SOHO和TRACE 的觀測資料，詳細地研究了2000年7月國際編號9077太陽活動區(qū)和正在研究的2003年10月10486太陽活動區(qū)等。通過把太陽活動區(qū)電流分解成渦旋分量和剪切分量，張洪起（2001）揭示了電流螺度與觀測的磁場剪切與梯度的內在聯(lián)系，并用于太陽活動區(qū)磁場的研究，為國際同行向量磁場研究所借鑒。這些工作是實測研究中最具基礎性的工作，是基于向量磁場觀測的太陽物理研究的基礎，對各國學者的向量磁場觀測研究有重要的參考價值。 Zhang 2004a），從理論和實測兩方面定量分析了磁光效應對磁場測量的影響 (Su amp。它對太陽劇烈活動中基本物理過程的診斷和理論模型的檢驗是決定性的。 這一總結通過列舉部分原始創(chuàng)新性研究成果以闡明成果的水平和原創(chuàng)性。作為涵蓋太陽物理學、行星際物理學、磁層物理學、電離層物理學、中高層大氣物理學和地球物理學等多學科領域的研究計劃，項目的研究成果是大尺度和多方面的，涉及太陽和空間物理的基本問題。 項目研究成果的水平與創(chuàng)新性項目的研究成果表現(xiàn)在多學科的前沿領域和交叉領域。為實現(xiàn)適時開展我國空間天氣預報的國家目標，項目組組織了以“中國國家空間天氣計劃”為主題的香山科學會議，在會議簡報中提出了關于中國國家空間天氣計劃的戰(zhàn)略性思考；最近，以項目的研究成果為基礎，進一步組織了關于國家空間天氣實施計劃的討論，完成了呈報國家科技部的建議書，為制定國家空間天氣實施計劃提出了系統(tǒng)的科學論證。項目組成員為我國第一個科學衛(wèi)星“雙星計劃”的實施作出了不可取代的貢獻，又作為首席科學家先后提出了中法“太陽探測小衛(wèi)星計劃(SMES)”和在日地L1點進行空間天氣監(jiān)測的“夸父計劃”，并進一步凝煉了空間太陽望遠鏡（SST）的科學目標。完成了目前世界上最大口徑的對稱光路真空太陽望遠鏡的設計工作，解決了地平支撐、像場消旋、真空密封、高精度跟蹤、Stokes光譜測量和數(shù)據獲取等技術難題，研制完成了太陽塔的機械、電控系統(tǒng)，完成了廠內組裝和兩次機電聯(lián)調，達到了預期的結果。項目有關課題組取得了本次太陽活動峰期國際上最完整的太陽向量磁場觀測資料，為我國和國際太陽物理研究做出了重要的貢獻。 項目組充分發(fā)揮我國已建立的具有國際一流水平的磁場望遠鏡、射電寬帶動態(tài)頻譜儀和有特色的太陽二維成像頻譜儀等觀測儀器的作用，充分利用國外空間觀測資料，在太陽活動區(qū)和太陽劇烈活動的三維結構、時空演化過程、形成機理等研究方面，取得重要進展，在取得重要的觀測研究成果的同時，提出了一些有影響的半定量和定量的物理模型，得到國際學術界的承認；取得了對本次太陽周兩次最重大的太陽爆發(fā)事件（2000年7月的Bastille事件和2003年1011月的Halloween事件）從太陽向量磁場演化和表面磁活動到日地空間擾動、磁層空間暴和電離層暴等的完整的時間序列和物理圖象。 Aschwanden）項目每年被評述的論文平均為18次。項目執(zhí)行期間發(fā)表的部分論文已得到國際同行700多次的SCI獨立引用，多篇工作被收入國際新進出版的教科書。項目組成員在項目執(zhí)行期間獲國家自然科學二等獎兩次、國家科技進步二等獎一次，一名成員被選為中國科學院院士，11名青年學者獲國家基金委杰出青年基金和“百人計劃”支持。 項目研究計劃的完成情況項目集中了我國太陽物理、空間科學、地球物理和中高空大氣物理學領域一批最優(yōu)秀的學者。4）為我國21世紀日地空間科學探測做好科學積累，提出新的突破性的思路和概念，在項目結束時能形成一兩個大型空間計劃的初步方案。3）為保證我國不遲于發(fā)達國家能在2005年前后開展實時空間天氣預報提供決策和物理基礎。2）對空間天氣總體過程的時空結構得到更為清晰的物理圖象，如日地空間多個層次對太陽輸出劇烈變化的時空響應和因果關系。 預期目標1）在空間天氣過程的關鍵環(huán)節(jié)取得突破性進展。4）把太陽大氣、太陽風、日球作為一個積分系統(tǒng)，研究其中爆發(fā)式事件發(fā)生和發(fā)展過程，形成對空間災害天氣的檢測、預報、預警的科學概念、方法和模式。3）發(fā)揮我國世界先進水平的太陽和日地物理觀測系統(tǒng)的作用，取得從太陽表面向量磁場演化、太陽劇烈活動的時空結構、動力學，即包括擴展的日冕物質拋射、行星際激波、磁量重聯(lián)、磁暴、磁亞暴，空間離子暴和電離層暴的多學科多波段的光譜、頻譜、成像和流量的時間演化系統(tǒng)，從而認識空間災害天氣形成中的因果聯(lián)系和基本物理問題。2）充分利用國際空間觀測、特別是SOHO、TRACE、和剛剛投入工作的Hessi等最新的觀測，結合我國地面觀測等多波段資料進多波段自洽的物理診斷和分析，建立耀斑、CME的磁流體力學和輻射大氣動力學模型，系統(tǒng)地理解其中初始能量釋放，粒子加速和傳播，以及等離子體響應過程，以利于理解太陽輸出變化對背景太陽風和行星際的影響過程。 主要研究內容1）太陽劇烈活動的能源來自磁場，系統(tǒng)地研究導致劇烈太陽活動如耀斑、日冕物質拋射（CME）的向量磁場結構、演化，取得定量的觀測結果，以獨立磁拓撲之間的相互作用來理解和構筑唯象和數(shù)值模型，乃至物理模型，為理解劇烈太陽活動形成的物理機制和其中粒子加速等高能物理過程，為太陽活動預報提供物理基礎。它以奠定我國日地空間災害天氣預報的物理基礎為國家目標，適應多學科交叉發(fā)展的趨勢，聚焦于太陽的劇烈活動及其驅動的日地空間災害天氣的機理，力圖在新的學科生長點取得原創(chuàng)性的科研成果。它適應面向21世紀的中國空間技術、空間探測乃至空間產業(yè)的重大需求，并將對宇宙科學中的一個基本問題，帶電物質與磁場的相互作用的研究，做出原創(chuàng)性的貢獻。., .. ..《國家重點基礎研究發(fā)展規(guī)劃》項目結題驗收材料（一）項目結題總結報告 項目名稱：太陽劇烈活動與空間災害天氣 項目編號：G2000078400 起止年限：2000年— 2005年 項目負責人：汪景琇研究員 聯(lián)系地址：北京朝陽區(qū)大屯路甲20號，郵編100012 中國科學院國家天文臺 主要承擔單位：中科院國家天文臺南京大學中科院紫金山天文臺中國科技大學中科院地質與地球物理所中科院武漢物理與數(shù)學所 項目依托單位：中國科學院中華人民共和國科學技術部制二〇〇五年十月 項目結題基本信息表一 973計劃項目結題基本信息表 項目編號：TG2000078400 項目名稱太陽劇烈活動與空間災害天氣起止年月2000年 10 月至 2005 年 9 月項目首席科學家汪景琇單位中國科學院國家天文臺依托部門中國科學院參加人員總數(shù)57第一承擔單位中國科學院國家天文臺承擔單位數(shù)9項目總經費 萬元其中973計劃資助總額 萬元累計部門、單位匹配 1371 萬元累計從研究單位獲得的人員費 1140累計獲得的其它資助 項目執(zhí)行情況0101按期結題 02提前結題 03延期結題 04其他課題設置課題編號課題名稱課題負責人承擔單位起止年月01太陽磁場演化和磁通量輸出張洪起中國科學院國家天文臺02耀斑的時空結構及能量輸出方成南京大學03太陽高能粒子的起源與輸出顏毅華中國科學院國家天文臺04CME的太陽起源和磁化等離子體輸出汪景琇中國科學院國家天文臺05行星際空間對CME的響應過程王水中國科學技術大學06磁層空間暴和磁層對太陽事件的響應徐文耀中國科學院地質與地球物理研究所07電離層暴和電離層對太陽活動的響萬衛(wèi)星中國科學院地質與地球物理研究所08空間天氣預報的物理基礎和方法王華寧中國科學院國家天文臺 項目主要研究內容和預期目標本項目著重研究太陽活動及其對人類生存的日地環(huán)境的影響，特別是太陽劇烈活動的成因，及在劇烈活動中爆發(fā)式增長的電磁輻射、高能粒子流、磁通量和磁化等離子體拋射對太陽風和行星際介質、磁層、電離層和高層大氣的作用，從而形成空間災害天氣的物理過程，建立和發(fā)展空間天氣預報的物理基礎。這是當代空間科學中最困難、最富挑戰(zhàn)性和最能造福人類的多學科交叉的重大科學難題。這一項目是天文學、空間和地球科學相結合的基礎研究項目。按照計劃任務書的構想，在這一研究中揭示的太陽變化和空間災害天氣的因果聯(lián)系，形成的新的概念和理論，不但將為發(fā)展我國空間天氣預報準備必要的科學基礎，而且將為我國空間天氣地基和空間觀測網的建設等大科學工程做理論和概念準備。這一研究是關于太陽活動的磁活動機理的研究，包括活動區(qū)向量磁場的結構和演化的系統(tǒng)觀測，活動區(qū)電流、磁螺度和拓撲奇異性的觀測和理論研究，活動區(qū)和大尺度磁場的理論外推和數(shù)值模擬。在這一研究中將綜合地面和空間多類數(shù)據和多波段的系統(tǒng)分析，并與磁場觀測相結合，理解對空間天氣有重要影響的耀斑、CME、空間暴等的形成機理。研究太陽風和CME與磁層的相互作用，磁層與電離層耦合，電離層與中層和熱層大氣的耦合，以理解空間天氣事件的形成和各個天氣鏈條間的能量傳輸過程。對空間天氣的可預報性、預報必需的觀測基礎、作為預報依據的主導性的物理規(guī)律、預報的不確定性及我國空間天氣預報的發(fā)展戰(zhàn)略得到初步的結論性的意見。預計可望取得重大突破性進展進展的方面包括太陽向量磁場的演化、耀斑中的粒子加速、CME的太陽源區(qū)認證、太陽風加速機制、空間暴的形成機理、磁暴磁亞暴理論模型、我國電離層暴的發(fā)展規(guī)律，以及空間天氣的物理預報的原理等。 通過幾個重大空間天氣事件的系統(tǒng)觀測的分析研究，理清基本的鏈條和其中決定性的物理過程，在空間天氣綜合研究上取得重要進展。提出對中國國家空間天氣實施計劃的咨詢意見。 通過項目的實施，一個基本的目標是實質性地提高我們的原創(chuàng)能力，并在太陽劇烈活動和空間災害天氣研究中在國際上取得足夠的顯示度，真正占有一席之地。在國家目標和學科發(fā)展趨勢的導引下，項目組完滿地完成了預定的研究計劃，取得了一些重要的原創(chuàng)性研究成果，并在相關研究領域產生了重要的國際影響。 項目組五年來發(fā)表SCI論文628篇，其中SCIENCE 1篇；應邀在國際最著名的《天文學和天體物理學年鑒》（Ann. Rev. Astron. Astrophys.）發(fā)表評述論文1篇，這是中國天文學家首次獲此殊榮，在這一最高層次的綜述雜志發(fā)表論文；在重要國際會議作大會特邀報告77次（不含雙邊國際會議），包括在國際天文聯(lián)合會（IAU）、空間研究委員會(COSPAR)等編號學術會議16篇和國際天文聯(lián)合會等地區(qū)性學術大會特邀報告26篇。從20022004年一年一度關于整個天體物理的年評中（PASP, Trimble amp。項目組成員作為科學和地區(qū)委員會主席，組織召開了國際天文聯(lián)合會第226次學術大會，推動了國內外對“日冕和恒星物質拋射”的研究。 在國際上率先發(fā)表了對它們的研究成果，并由汪景琇在國際上建議和組織，為權威刊物Solar Physics組織了對Bastille事件的研究主題卷（Solar Phys. 2001,204）。項目組在四年多的研究工作中，努力強化現(xiàn)有的太陽物理和日地物理觀測能力，發(fā)展新的探測手段，實質性地抬升了我國日地物理的實測能力。項目組為日地空間科學探測努做了重要的科學積累，發(fā)展了突破性的新的思路和概念。這三個空間計劃都得到國防科工委民用航天項目的預研立項，為未來1020年我國太陽和空間科學探測保持了強大的儲勢。各課題組完成計劃任務的詳細情況已展示在各課題組的總結報告中，在項目總結中將不再一一陳述。主要研究成果具有原創(chuàng)性，部分成果具有國際領先水平。項目的研究成果體現(xiàn)在：1）在重大前沿方向的觀測積累和重要的觀測發(fā)現(xiàn)，2）提出和發(fā)展的在國際上有影響的理論模型和理論計算，3）在太陽和空間科學一些最基本的學科問題上的重大進展，4）形成對學科研究有重要影響的創(chuàng)新集成研究。 太陽向量磁場的可靠觀測和關于太陽向量磁場結構與演化的領先研究 太陽向量磁場的可靠測量在太陽活動和空間天氣研究中具有最重要的意義。項目組系統(tǒng)檢驗和完善了國家天文臺懷柔太陽觀測基地太陽向量磁場測量的理論定標（Su amp。 Zhang 2004b)，通過對不同太陽天文臺（懷柔太陽觀測基地、美國夏威夷大學MEES天文臺、日本國立天文臺）的矢量磁場觀測的詳細比對，確定了懷柔向量磁場觀測的可靠性和不確定性，評估了當代太陽向量磁場測量的現(xiàn)狀和前景（Zhang et ）。 基于向量磁場的觀測和理論研究取得重要進展。 對典型太陽活動現(xiàn)象及其產生強烈日地物理效應的重大活動和太陽超級活動區(qū)的磁場特征進行了系統(tǒng)的觀測研究。觀測資料被國內外太陽物理學家廣泛使用，相關研究論文（Deng 2001。 Zhang 2001,2002。利用懷柔太陽磁場和速度場的大量觀測資料，在太陽耀斑活動區(qū)強剪切磁反變線附近的拓撲性質，太陽光球矢量磁場