北京
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文 ｜ 《中國科學報》 記者 高雅麗 倪思潔
受日冕物質拋射活動影響，2025年新年第一天，即北京時間1月1日11時開始，到1月2日2時，地球出現明顯地磁活動，其中1月1日23時至2日2時發生了全球地磁指數（Kp指數）為8的特大地磁暴。國家空間天氣監測預警中心1月5日發布的信息顯示，過去24小時出現了12小時小地磁暴，Kp指數最大值為5，其余時間地磁活動微擾到活躍。
受地磁暴影響，黑龍江漠河出現絢麗的極光美景。早在2024年12月30日，中國氣象局國家空間天氣監測預警中心便發布極光預報專報，并聯合黑龍江省、大興安嶺地區、漠河市氣象局，共同制作發布了極光觀測天氣預報與漠河極光臨近預報。
極光預報是如何成功做到的？特大地磁暴事件跟極光有什么關系？《中國科學報》就這些問題對國家空間天氣監測預警中心空間天氣技術研發室主任宗位國、中國科學院國家空間科學中心研究員苗娟進行了專訪。
提前2到3天預報，
帶動漠河旅游
《中國科學報》：在此次出現地磁暴之前，我國提前發布了極光預報，這是如何做到的？
宗位國：國家空間天氣監測預警中心是基于地磁暴的預報開展極光預報的。一旦太陽有爆發活動，我們就會判斷太陽的爆發會不會引起地磁暴，一般提前2至3天。如果判斷太陽爆發會產生地磁暴，我們將根據地磁暴可能的強度判斷極光可能出現的范圍，從而作出預報。針對從跨年夜到2025年1月1日、2日連續出現的兩次極光，我們全部成功蹲守拍到。
《中國科學報》：預測到有地磁暴和可能發生極光之后，你們通常會怎么做？
宗位國：預報有地磁暴后，國家空間天氣監測預警中心會通過不同的產品形式，把地磁暴的發生時間、磁暴強度、持續時間及可能產生的影響等信息發送給不同的用戶。
針對極光，國家空間天氣監測預警中心積極開展相關預報，根據極光產生的原理，通過對太陽爆發活動如日冕物質拋射的監測，獲取其爆發位置、爆發強度、物質傳輸速度等要素，大致判斷極光帶的范圍變化，并及時對外發布。預報內容包括極光可能發生的日期，以及結合地方氣象部門給出的云圖和天氣預報信息，通過綜合判斷得到的適合觀測的位置區域、觀測地區云圖等信息，讓極光愛好者有了“追光指引標”。
《中國科學報》：極光預報目前效果如何？
宗位國：國家空間天氣監測預警中心聯合黑龍江省氣象局和大興安嶺地區行政公署，共同制定了極光預報工作方案，多方合力推進了極光預報的落區服務。其中，國家空間天氣監測預警中心密切關注太陽活動變化，根據對太陽活動的分析研判，開展極光預報。一旦預測有可能產生極光，地方將進一步根據當地的氣象條件給出極光觀測建議。
這項工作于2024年5月啟動，至今已經預報了10期，成功率很高，幾乎百分之百，也推動了漠河的地方旅游。此外，新的極光預報產品正在準備中，將為大家提供更及時、更精細的服務。
此次地磁暴
達到橙色警報級別
《中國科學報》：從科學角度看，地磁暴是怎樣引發極光的？
宗位國：高能粒子沿著地球磁場，從極區進入大氣層，轟擊大氣中的原子或分子，引起大氣激發，從而產生絢麗的極光。
在沒有地磁暴時，高能粒子主要來自太陽風，這時高能粒子的能量和密度比較小，引起的極光范圍比較小，極光只存在于較高緯度。當有地磁暴發生時，磁場劇烈變化，在地球磁層內產生了大量高能粒子，有利于帶電能量粒子從兩極磁力線“漏斗區”注入。注入的粒子與中性大氣分子、原子相互作用，受激發光，這時會引起更大范圍的極光，人們可能在一些緯度較低的地區看到極光。例如，2024年5月11日，在超大地磁暴期間，北京也看到了極光。 目前來看，地磁暴Kp指數達到5，就有可能在漠河看到極光。
《中國科學報》：這次特大地磁暴究竟有多大？它與太陽活動有什么關系？
苗娟：北京時間2025年1月1日11時至1月2日5時，地球磁場發生強烈擾動，連續9小時達到大地磁暴水平，達到橙色警報級別。此次大地磁暴事件的源頭是太陽爆發活動，是由2024年12月29日太陽爆發的兩個日冕物質拋射到達地球共同引起的。
《中國科學報》：2024年1月1日， 太陽爆發了一個X5.0級強耀斑，2025年元旦又出現了特大地磁暴，太陽的爆發活動是否有周期性特征？
苗娟：太陽活躍性具有準11年的周期變化特征，目前我們對太陽活動周已記錄到第25周，而2024年至2025年是第25太陽活動周的高年，日面上活動區多且活躍，爆發活動頻繁，并多次引發大地磁暴。
《中國科學報》：此次特大地磁暴已經結束，它目前對人類活動產生了哪些影響？后續可能還有哪些影響？
苗娟：特大地磁暴對衛星和通信系統都會產生影響。在衛星方面，低軌道大氣密度大幅上升，對軌道的拖曳明顯增加，導致軌道衰減加速；對于傾角高的低軌道衛星和同步軌道衛星，可能引發表面充電效應。在通信系統方面，短波通信、高頻雷達最高可用頻率明顯下降，部分區域可能失去可用工作頻段；測控和導航定位誤差明顯增大。但是，地磁暴對人體健康的影響微乎其微，大家不用擔心。
“天”“地”聯合監測太陽
《中國科學報》：目前，太陽活動的狀態如何？
宗位國：從整體上看，2025年太陽活動仍然處于高位運行。從以往太陽活動周來看，太陽持續爆發也可能出現在太陽活動的下降段。國家空間天氣監測預警中心會密切關注太陽活動，及時發布極光預報結果，為相關行業開展防災減災提供信息支持。
《中國科學報》：為了更好地預報“太空天氣”，預防太陽活動引發的空間環境災害，我國作出怎樣的部署？
宗位國：中國氣象局承擔著我國空間天氣監測預警、預報發布和應用服務等職責。經過20余年的建設，我國已基本建成監測、預報、服務三位一體的空間天氣業務體系，形成了以定量預報為主的規范化預報預警業務。地基監測方面，布設了地基空間天氣觀測設備84臺（套）；天基監測方面，依托風云系列氣象衛星裝載的12類49臺（套）空間天氣監測儀器，初步實現了對太陽、地磁、電離層和中高層大氣重要參數的業務化監測。這些“上天入地”的氣象監測“利器”，為精密監測空間天氣打下了堅實的基礎。
苗娟：在了解空間環境、探測空間環境、研究空間環境、應用空間環境后，我國在太陽活動及日地空間全鏈條的探測和研究方面的部署迅速增加，目前已形成了“天”“地”聯合監測網。
在天基探測方面，針對空間天氣的源頭——太陽，我國先后發射了“羲和號”和“夸父一號”衛星，緊盯太陽的一舉一動。后期還有太陽風-磁層相互作用全景成像衛星（SMILE）、“夸父二號”太陽極軌天文臺（SPO）計劃，提高人類對太陽活動與地球磁場變化相互關系的認知。在地基監測方面，我國的子午工程Ⅱ期“空間環境地基綜合監測網”已完成建設，成為國際上綜合觀測能力最強的地基空間天氣監測網絡。
來源：《中國科學報》（2025-01-06 第1版 要聞）
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