Construction of Solar Flare Prediction System Using Non-linear Force-Free Field Model of Solar Active Region

利用太阳活动区非线性无力场模型构建太阳耀斑预测系统

基本信息

批准号：
22K03706
负责人：
塩田大幸
金额：
$ 2.83万
依托单位：
National Institute of Information and Communications Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2027-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03706/
关键词：
太陽黒点太陽フレア磁場モデル宇宙天気予報黒点磁場

项目摘要

太陽フレアは活動領域（黒点上空の太陽コロナ）において発生する太陽系最大の爆発現象であり、大規模な太陽フレアは宇宙天気のじょう乱を引き起こす。太陽フレア発生予測は宇宙天気予報において実現するべき最重要タスクの一つである。2020年に名古屋大学草野完也教授らのグループが太陽フレア発生過程の新たな理論モデル（カッパースキーム）を提唱した。そこで本課題では、米国Solar Dynamics Observatory (SDO)衛星による太陽表面磁場の観測データに基づいて、高速計算システムで非線形フォースフリー磁場モデルにより太陽活動領域の磁場の状態をリアルタイムで計算し、その状態の時間変化を表示するシステムを構築し運用を開始する。カッパースキームによる太陽フレアの発生予測を表示し、当研究室が実施する宇宙天気予報の現場で利用し検証を行う。今年度は、情報通信研究機構（NICT）所有の大型計算機を使用して観測データの取得から非線形磁場の計算、カッパスキームによる予測パラメータを自動的に計算するシステムの開発・構築を進めた。NICTの宇宙天気予報での利用を念頭にしているため、リアルタイムのSDO衛星黒点磁場観測データを使用するためのシステム設計と検証を進めている。特にリアルタイムの利用に耐えうるような計算の高速化の手順を検討している。またリアルタイムのデータは、時間が経つに従って拡大する活動領域のサイズに合わせて視野が広がっていく。この効果と、カッパスキームによる予測パラメータと定義の整合性を自動的にとる仕組みが必要であり、今後の課題として残っている。

太阳耀斑是太阳系中最大的爆炸现象，发生在活动区（太阳黑子上方的日冕），大规模的太阳耀斑会对太空天气造成扰动。太阳耀斑发生的预测是空间天气预报中最重要的任务之一。 2020年，名古屋大学Katsuya Kusano教授领导的团队提出了太阳耀斑产生过程的新理论模型（kappa方案）。因此，在本项目中，我们将根据太阳表面磁场的观测数据，利用高速计算系统，采用非线性无力磁场模型，实时计算太阳活动区的磁场状态。由美国太阳动力学观测站 (SDO) 卫星进行，并研究磁场的状态并开始运行显示随时间变化的系统。我们将使用铜方案展示太阳耀斑发生的预测，并在我们实验室的空间天气预报领域使用和验证它们。今年，我们使用国立信息通信技术研究所（NICT）拥有的大型计算机开发并构建了一个系统，该系统可以使用 kappa 方案自动计算观测数据、非线性磁场计算和预测参数。考虑到NICT在空间天气预报中的应用，我们目前正在设计和验证使用实时SDO卫星太阳黑子磁场观测数据的系统。特别是，我们正在研究能够承受实时使用的加速计算的程序。此外，实时数据的视野随着活动区域的大小随着时间的推移而扩大。需要一种机制来自动确保这种效应与基于 kappa 方案的预测参数和定义之间的一致性，这仍然是未来的挑战。