气 象 科 技 进 展 欧 空 局 制 定 空 间 态 势 认 知 十 年 计 划, 三 大 主 题 是 : 地 球 轨 道 目 标 的 监 视 与 跟 踪 空 间 天 气 近 地 物 体 ; 联 合 国 关 注 空 间 天 气,2009 年 起 支 持 国 际 空 间 天 气 起 步 计 划, 协

Forum 论 坛 关 于 我 国 空 间 天 气 保 障 能 力 发 展 战 略 的 一 些 思 考 魏 奉 思 空 间 天 气 灾 害 是 人 类 要 面 对 的 一 种 非 传 统 的 自 然 灾 害 什 么 是 空 间 天 气 千 百 年 来, 人 们 就 知 道 狂 风 暴 雨 洪 涝 干 旱 这 些 地 球 上 的 灾 害 性 天 气 会 给 人 类 的 生 活 生 产 和 军 事 等 活 动 带 来 重 要 影 响 近 20 年 来 空 间 科 学 的 成 就 表 明 : 在 地 球 对 流 层 之 上 2~30 千 米 到 千 万 千 米 的 空 间, 这 个 地 球 的 第 四 环 境 的 状 态, 因 太 阳 活 动 将 巨 大 的 能 量 和 物 质 抛 向 空 间 形 成 所 谓 的 太 阳 风 暴 吹 袭 地 球 时, 常 引 起 地 球 的 电 磁 辐 射 带 电 粒 子 中 性 大 气 等 离 子 体 环 境 发 生 急 剧 变 化, 有 时 致 使 卫 星 失 效 乃 至 陨 落, 通 信 受 干 扰 乃 至 中 断, 导 航 定 位 跟 踪 失 误, 灾 害 监 测 抢 险 救 灾 受 阻, 金 融 贸 易 受 损, 油 气 输 运 电 力 系 统 损 坏 以 及 人 类 健 康 和 生 命 受 到 严 重 危 害 科 学 家 将 这 种 突 发 性 的 急 剧 变 化 的 条 件 或 状 态 与 地 球 天 气 类 比, 形 象 地 称 之 为 空 间 天 气 (space weather) 空 间 天 气 一 词 出 现 于 20 世 纪 70 年 代 前 后 流 行 于 90 年 代 中 期 美 国 提 出 国 家 空 间 天 气 计 划 之 后 由 于 空 间 天 气 常 给 航 天 通 信 导 航 电 力 人 类 健 康 以 及 国 家 安 全 等 有 关 国 家 利 益 的 领 域 带 来 严 重 危 害 和 巨 大 损 失, 越 来 越 引 起 有 关 政 府 产 业 界 科 技 界 和 军 事 部 门 的 高 度 重 视 例 如 美 国 宇 航 局 根 据 美 国 总 统 令 制 定 的 2006 2016 年 的 战 略 计 划 中 把 空 间 天 气 作 为 一 个 重 要 的 战 略 目 标, 特 别 指 出 空 间 天 气 对 人 类 的 危 害 越 来 越 明 显, 因 此 认 识 并 降 低 空 间 天 气 对 人 类 的 危 害 效 应 迫 在 眉 睫 鉴 于 人 类 社 会 的 发 展 越 来 越 离 不 开 空 间 技 术 系 统 的 安 全 运 行, 一 门 旨 在 专 门 监 测 研 究 建 模 预 报 空 间 天 气 变 化 及 其 效 应, 减 轻 或 防 止 空 间 灾 害, 为 人 类 空 间 安 全 保 驾 护 航 的 新 兴 科 学 领 域 空 间 天 气 学 在 人 类 跨 世 纪 的 步 伐 中 应 运 而 生, 并 迅 速 成 为 关 系 人 类 社 会 发 展 的 一 项 空 间 天 气 事 业 它 的 学 科 基 础 是 空 间 物 理 学, 研 究 的 是 空 间 环 境 中 最 富 神 奇 变 幻 对 天 基 地 基 技 术 系 统 最 具 危 害 性 的 那 些 突 发 性 的 短 时 间 尺 度 的 高 度 动 态 易 变 的 天 气 变 化 及 其 对 技 术 系 统 的 影 响, 它 是 空 间 物 理 学 进 入 科 学 与 应 用 紧 密 结 合 发 展 新 阶 段 的 标 志 中 国 正 向 创 新 型 国 家 迈 进, 中 国 应 成 为 有 空 间 天 气 知 识 和 保 障 能 力 的 国 家 空 间 天 气 灾 害 空 间 天 气 变 化 所 引 起 的 灾 害 称 之 为 空 间 天 气 灾 害, 它 是 一 种 非 传 统 的 主 要 源 自 太 阳 活 动 的 自 然 灾 害, 而 且 在 太 阳 活 动 峰 年 期 间 发 生 的 频 次 和 强 度 都 大 为 增 加, 这 是 1990 年 代 才 开 始 被 认 识 的 新 事 实 早 在 1859 年 9 月 发 生 过 一 次 超 强 太 阳 风 暴 吹 袭 地 球, 曾 记 录 到 地 磁 暴 指 数 Dst -1760 nt, 加 拿 大 美 国 法 国 英 国 等 报 导 电 报 通 信 受 严 重 干 扰 与 出 现 极 光 有 关 但 是 作 为 一 种 科 学 认 识, 那 是 近 一 个 半 世 纪 之 后 的 事 第 21 周 太 阳 活 动 峰 年 期 间 1989 年 3 月 一 次 太 阳 风 暴 吹 袭 地 球, 引 起 强 磁 暴 (Dst=-589 nt), 致 使 太 阳 峰 年 科 学 卫 星 提 前 陨 落, 大 约 6000 个 空 间 目 标 跟 踪 丢 失, 低 纬 无 线 电 通 信 几 乎 完 全 中 断, 轮 船 飞 机 的 导 航 系 统 失 灵, 磁 法 控 制 姿 态 发 生 困 难, 加 拿 大 魁 北 克 输 电 系 统 烧 坏, 使 600 万 居 民 停 电 9 小 时 之 久, 许 多 卫 星 上 指 令 系 统 受 干 扰 甚 至 失 效 或 永 久 损 坏, 航 天 员 和 高 空 飞 机 乘 客 遭 受 危 险 辐 射 剂 量 等 这 次 事 件 震 惊 了 国 际 社 会! 事 实 上, 这 种 灾 害 性 天 气 事 件, 近 20 年 已 发 生 过 十 几 次 若 遇 更 为 猛 烈 几 倍 的 超 强 太 阳 风 暴 吹 袭 地 球, 会 是 什 么 情 景 呢? 正 如 美 国 国 家 科 学 院 2009 年 1 月 发 布 的 一 份 特 别 报 告 所 警 告 的, 它 可 能 会 引 发 一 次 严 重 的 地 球 灾 难 在 约 90 秒 时 间 内, 美 国 东 部 地 区 将 停 电, 卫 星 信 号 中 断, 随 之 而 来 的 是 供 水 污 水 处 理 物 流 金 融 高 速 运 输 医 院 等 国 家 基 础 设 施 将 濒 于 崩 溃 经 济 损 失 预 计 第 一 年 可 达 1~2 万 亿 美 元, 需 4~10 年 恢 复 美 国 科 学 家 大 声 疾 呼 : 由 于 出 现 的 可 能 性 微 乎 其 微, 全 社 会 根 本 没 将 其 考 虑 在 内, 而 只 是 关 心 眼 前 的 事, 人 类 社 会 还 远 未 做 好 应 对 准 备 超 强 太 阳 风 暴 吹 袭 地 球 引 起 的 空 间 天 气 大 灾 害, 如 同 源 于 地 球 活 动 的 大 地 震 大 海 啸 一 样, 都 是 人 类 要 面 对 的 突 发 性 的 难 于 预 测 的 低 概 率 / 高 风 险 的 重 大 自 然 灾 害 我 国 应 如 何 从 战 略 高 度 加 以 积 极 应 对 呢? 这 向 我 们 政 府 和 有 关 部 门 提 出 了 一 个 颇 具 挑 战 性 的 决 策 难 题 印 尼 海 啸 中 国 四 川 汶 川 地 震 日 本 仙 台 地 震 等 的 教 训 应 当 吸 取! 国 际 社 会 认 真 应 对 可 能 发 生 的 空 间 灾 害 性 天 气 通 过 美 国 空 间 天 气 科 学 家 们 的 呼 吁, 美 国 等 国 和 一 些 国 际 组 织 正 从 加 强 监 测 预 警 提 升 认 知 水 平 风 险 评 估 减 灾 防 灾 国 际 合 作 等 多 方 面 应 对 可 能 发 生 的 空 间 天 气 灾 害, 例 如 : 美 国 航 空 航 天 局 (NASA) 根 据 总 统 令 制 定 十 年 (2007 2016 年 ) 战 略 计 划, 空 间 天 气 作 为 重 要 的 战 略 目 标 之 一, 执 行 具 有 前 瞻 性 的 太 阳 太 阳 系 观 测 大 平 台 战 略 计 划 ; 美 国 航 空 航 天 局 (NASA) 计 划 发 射 一 组 飞 船 空 间 天 气 站, 由 五 个 卫 星 计 划 组 成, 已 于 2008 年 2 月 发 射 太 阳 动 力 学 卫 星 (SDO) 监 测 太 阳 活 动, 正 紧 盯 空 间 天 气 变 化 ; 美 国 白 宫 2010 年 6 月 评 估 批 准 制 定 新 的 第 二 个 国 家 空 间 天 气 十 年 计 划, 着 手 建 设 有 空 间 天 气 知 识 和 保 障 能 力 的 国 家 ; 美 国 减 灾 委 员 会 于 2008 年 把 空 间 天 气 灾 害 纳 入 美 国 重 大 减 灾 挑 战 的 十 年 计 划 ; 53

气 象 科 技 进 展 欧 空 局 制 定 空 间 态 势 认 知 十 年 计 划, 三 大 主 题 是 : 地 球 轨 道 目 标 的 监 视 与 跟 踪 空 间 天 气 近 地 物 体 ; 联 合 国 关 注 空 间 天 气,2009 年 起 支 持 国 际 空 间 天 气 起 步 计 划, 协 调 全 球 的 空 间 天 气 监 测 与 研 究 等 活 动 ; 世 界 气 象 组 织 (WMO) 认 识 到 空 间 天 气 对 气 象 基 础 设 施 和 人 类 活 动 有 相 当 大 的 影 响, 并 预 计 在 即 将 来 到 的 太 阳 活 动 周 中 这 种 影 响 将 会 增 加, 应 加 强 气 象 与 空 间 天 气 服 务 之 间 的 协 调, 于 2010 年 成 立 以 中 国 气 象 局 国 家 空 间 天 气 监 测 预 警 中 心 和 美 国 大 气 海 洋 局 空 间 天 气 预 报 中 心 为 联 合 主 席 单 位 的 空 间 天 气 协 调 小 组 国 际 发 展 态 势 空 间 天 气 科 学 正 成 为 世 界 范 围 关 注 的 科 技 活 动 热 点 之 一 世 界 范 围 诸 多 国 家 相 继 制 定 空 间 天 气 起 步 计 划 从 1995 年 美 国 实 施 国 家 空 间 天 气 十 年 计 划 开 始, 欧 空 局 法 国 德 国 英 国 俄 罗 斯 加 拿 大 等 许 多 国 家 相 继 制 定 空 间 天 气 起 步 计 划 ; 美 国 宇 航 局 的 十 年 战 略 计 划 (2007 2016 年 ), 其 战 略 任 务 之 一 将 实 施 日 地 关 系 大 观 测 台 计 划, 安 排 近 二 十 颗 卫 星 监 测 研 究 空 间 天 气 变 化, 建 立 空 间 天 气 保 障 体 系, 保 障 载 人 和 非 载 人 空 间 活 动 的 安 全 规 模 宏 大 的 国 际 空 间 天 气 计 划 相 继 提 出 和 实 施 围 绕 日 地 系 统 空 间 天 气 整 体 变 化 过 程 这 一 前 沿 科 学 问 题, 过 去 十 年 国 际 科 联 所 属 日 地 物 理 委 员 会 组 织 实 施 日 地 系 统 气 候 和 天 气 计 划 (Climate & Weather of the Sun-Earth System) 目 前, 美 国 宇 航 局 牵 头 世 界 众 多 国 家 参 加 的 国 际 与 太 阳 同 在 (International Living with a Star) 计 划 是 一 个 聚 焦 空 间 天 气 由 应 用 驱 动 的 研 究 计 划, 规 模 空 前 宏 大, 将 在 太 阳 附 近 和 整 个 日 地 系 统 配 置 二 十 余 颗 卫 星 它 的 目 的 是 : 科 学 地 了 解 把 日 地 空 间 联 结 为 一 个 系 统 对 人 类 生 存 与 发 展 有 直 接 影 响 的 科 学 前 沿 问 题, 把 获 得 的 知 识 应 用 到 将 来 地 基 天 基 技 术 系 统 的 设 计 和 防 护 我 国 夸 父 卫 星 计 划 已 参 加 该 计 划, 预 期 将 做 出 具 有 核 心 价 值 的 重 要 贡 献 人 们 关 注 空 间 天 气 的 视 野 正 向 广 度 和 深 度 延 伸 在 广 度 上, 一 系 列 空 间 探 测 计 划 向 太 阳 系 的 火 星 金 星 水 星 土 星 木 星 等 深 空 进 军, 登 月 成 为 诸 多 国 家 新 的 竞 争 舞 台 空 间 天 气 探 测 研 究 与 预 报 也 从 日 地 系 统 扩 展 到 整 个 太 阳 系, 开 辟 人 类 在 太 阳 系 中 的 新 疆 界 在 深 度 上, 除 已 发 射 的 Cluster Hinode THEMIS SOHO ACE TRACE 我 国 地 球 双 星 和 太 阳 动 力 学 观 测 站 (SDO) 等 探 测 计 划 外, 针 对 日 地 系 统 空 间 天 气 整 体 变 化 中 的 关 键 科 学 问 题 还 将 实 施 一 系 列 卫 星 计 划, 甚 至 将 于 2015 年 后 发 射 飞 到 离 太 阳 只 有 几 个 太 阳 半 径 处 的 太 阳 探 测 器 (Solar Probe) 等 卫 星 去 揭 示 空 间 天 气 变 化 的 科 学 之 谜 空 间 天 气 保 障 能 力 成 为 增 强 国 家 综 合 实 力 的 新 竞 争 点 未 来 十 年, 随 着 人 类 社 会 的 发 展 越 来 越 依 赖 空 间 技 术, 上 千 颗 卫 星 将 在 空 间 运 行, 空 间 技 术 将 成 为 惠 及 一 切 事 一 切 人 的 普 及 的 高 技 术 发 展 航 天 信 息 等 空 间 高 科 技 产 业 关 系 国 家 核 心 利 益 空 间 是 无 国 界 的 第 四 疆 域, 人 们 关 于 国 家 安 全 的 概 念 已 从 领 海 领 空 和 领 土 安 全 拓 展 到 空 间 安 全, 空 天 军 事 化 趋 势 在 发 展 此 外, 空 间 天 气 也 密 切 关 系 国 家 电 磁 安 全 海 洋 权 益 和 战 略 预 警 安 全 等 美 国 政 要 认 为 空 间 系 统 是 我 们 的 安 全 社 会 和 经 济 的 重 要 组 成 部 分 欧 洲 空 间 局 的 空 间 天 气 计 划 特 别 强 调 它 对 提 高 欧 洲 工 业 军 事 技 术 和 科 学 独 立 性 的 战 略 利 益 以 及 在 经 济 科 技 和 教 育 方 面 利 益 的 重 要 性 在 这 种 态 势 下, 减 轻 或 避 免 空 间 天 气 对 技 术 系 统 空 间 活 动 和 国 家 太 空 安 全 影 响 和 破 坏 的 保 障 能 力 建 设, 将 成 为 增 强 国 家 综 合 实 力 的 一 个 新 竞 争 点 目 前 人 类 关 于 空 间 天 气 预 报 的 能 力 十 分 有 限 空 间 天 气 预 报 能 力 是 对 空 间 天 气 的 监 测 能 力 变 化 过 程 和 规 律 的 认 知 能 力, 以 及 在 此 基 础 上 的 建 模 能 力 和 预 报 技 术 等 多 方 面 能 力 的 一 种 综 合 目 前 空 间 天 气 的 预 报 水 平 相 当 于 地 球 天 气 1960 年 代 的 水 平, 对 极 端 空 间 天 气 事 件 的 预 报 能 力 还 处 于 非 常 初 级 的 状 态 正 如 美 国 空 间 天 气 委 员 会 主 席 丹 尼 尔 贝 克 教 授 所 指 出 的, 我 们 目 前 还 无 法 提 前 准 确 地 预 测 太 阳 风 暴 的 时 间 和 强 度, 我 和 同 事 们 所 能 预 知 的 只 是 一 旦 超 强 太 阳 风 暴 来 袭, 我 们 根 本 无 力 应 对 如 何 提 高 预 报 能 力, 主 要 取 决 于 对 日 地 系 统 空 间 天 气 的 探 测 能 力 的 进 步 认 知 水 平 的 提 升 以 及 集 成 建 模 预 报 技 术 的 进 展, 这 是 一 个 逐 步 逼 近 真 理 性 认 识 的 过 程, 需 要 人 们 长 期 坚 持 不 懈 的 去 求 索 我 们 面 临 的 挑 战 中 国 建 设 创 新 性 国 家, 进 入 空 间 认 识 空 间 利 用 空 间 拥 有 空 间 的 能 力 是 一 个 重 要 标 志 夯 实 基 础 空 间 天 气, 提 升 认 知 和 预 报 空 间 天 气 水 平, 降 低 空 间 天 气 灾 害 的 危 害, 我 们 面 临 严 峻 挑 战 实 现 从 空 间 大 国 向 空 间 强 国 的 转 变 航 天 信 息 是 国 家 支 柱 产 业, 大 国 承 载 的 政 治 经 济 军 事 外 交 等 全 球 活 动 日 益 增 多, 将 有 上 百 颗 卫 星 上 天 服 务 航 天 故 障 40% 来 自 空 间 天 气, 恶 劣 的 空 间 天 气 将 使 空 间 技 术 系 统 受 到 严 重 影 响, 甚 至 是 毁 灭 性 灾 难 空 间 技 术 系 统 的 长 寿 命 高 可 靠 性 安 全 有 效 运 行 成 为 当 今 建 设 空 间 强 国 的 瓶 颈 因 此, 为 突 破 瓶 颈 提 供 空 间 天 气 的 科 学 基 础 和 支 撑, 面 临 严 峻 挑 战 这 也 是 空 间 强 国 的 一 个 重 要 标 志 实 现 空 间 天 气 研 究 从 跟 踪 模 仿 向 原 始 创 新 转 型 的 跨 越 式 发 展 当 今 人 类 的 知 识 体 系 正 从 地 球 的 实 验 室 向 空 间 的 宇 宙 实 验 室 扩 展 空 间 天 气 主 要 涉 及 在 地 球 上 无 54

Forum 论 坛 法 模 拟 的 空 间 无 碰 撞 系 统 中 的 高 真 空 高 温 高 电 导 率 高 辐 射 微 重 力 等 特 殊 环 境, 地 球 上 传 统 的 以 碰 撞 为 基 础 的 知 识 体 系, 诸 如 相 互 作 用 扩 散 传 导 和 能 量 转 化 等 理 念 受 到 挑 战, 急 需 发 展 新 的 科 学 概 念 和 基 础 理 论, 把 人 类 的 知 识 体 系 从 碰 撞 系 统 向 无 碰 撞 系 统 拓 展 这 些 新 知 识 不 仅 代 表 人 类 科 学 的 进 步, 还 将 为 减 轻 或 规 避 空 间 天 气 灾 害 提 供 知 识 和 预 报 能 力 更 为 和 平 利 用 空 间 做 出 重 大 贡 献 加 速 实 现 空 间 天 气 研 究 向 原 始 创 新 转 型, 面 临 严 峻 挑 战 这 也 是 创 新 型 国 家 的 一 种 重 要 能 力 国 家 空 间 安 全 急 需 提 升 空 间 天 气 认 知 水 平 所 有 进 入 空 间 的 军 事 技 术 系 统 如 卫 星 和 导 弹 等 的 轨 道 姿 态 通 信 导 航 定 位 跟 踪 材 料 电 子 器 件 星 上 计 算 机 太 阳 能 电 池 和 航 天 员 健 康, 以 及 高 技 术 战 争 和 军 事 活 动 的 所 有 任 务 领 域 等 都 受 到 空 间 天 气 影 响, 有 时 甚 至 是 毁 灭 性 的 灾 难 因 此, 在 没 有 空 间 安 全 就 没 有 领 空 领 土 和 领 海 安 全 的 今 天, 建 设 海 陆 空 天 的 无 缝 隙 保 障 体 系, 特 别 是 临 近 空 间 的 空 天 一 体 化 的 安 全 保 障 体 系, 急 需 提 升 空 间 天 气 认 知 水 平, 急 需 快 速 提 升 其 监 测 与 预 警 能 力, 面 临 严 峻 挑 战 这 也 是 当 前 欧 美 有 关 国 家 正 在 追 求 的 一 个 重 要 战 略 目 标 有 效 应 对 空 间 天 气 灾 害 迫 在 眉 睫 当 强 太 阳 风 暴 吹 袭 地 球 时, 地 球 空 间 天 气 环 境 会 发 生 急 剧 的 灾 变, 这 将 给 我 国 的 载 人 航 天, 探 月 工 程 北 斗 导 航, 以 及 通 信 对 地 观 测 等 带 来 严 重 的 影 响 和 威 胁, 甚 至 会 对 我 国 高 压 电 网 雷 达 系 统 及 其 国 家 基 础 设 施 产 生 影 响 若 发 生 百 年 不 遇 的 超 强 太 阳 风 暴, 甚 至 会 引 发 严 重 地 球 灾 害 目 前 我 们 关 于 空 间 天 气 的 认 知 水 平 和 预 测 能 力 十 分 有 限, 要 有 效 应 对 空 间 天 气 灾 害, 面 临 严 峻 挑 战 这 也 是 国 际 上 高 度 关 注 基 础 空 间 天 气 的 根 由 上 述 挑 战 表 明 : 夯 实 基 础 空 间 天 气 成 为 对 国 家 发 展 有 全 局 现 实 和 长 远 影 响 的 重 要 而 紧 迫 的 战 略 需 求 中 国 的 进 步 我 国 的 空 间 天 气 研 究, 与 美 国 1990 年 代 初 提 出 国 家 空 间 天 气 计 划 大 体 同 步, 经 过 近 十 多 年 的 快 速 发 展, 从 一 个 三 流 国 家 跃 升 为 二 流 国 家 前 列, 开 始 站 到 国 际 科 学 前 沿, 正 鼓 着 劲 从 跟 踪 模 仿 向 自 主 原 创 引 领 发 展 转 型 ; 同 时, 我 国 空 间 天 气 业 务 也 开 始 逐 渐 形 成 体 系, 取 得 了 可 喜 成 绩 主 要 表 现 如 : 天 基 卫 星 探 测 获 国 际 大 奖 我 国 自 主 研 发 的 第 一 个 科 学 卫 星 地 球 空 间 双 星 探 测 与 欧 空 局 集 簇 卫 星 (Cluster) 联 合 实 现 地 球 空 间 的 六 点 首 次 探 测, 取 得 一 系 列 原 创 性 成 果, 共 同 获 国 际 宇 航 科 学 院 (IAA)2010 年 度 的 Laurels 团 队 成 就 奖 这 一 国 际 殊 荣 这 是 航 天 领 域 的 国 际 大 奖, 诸 如 哈 勃 望 远 镜 航 天 飞 机 空 间 站 等 位 列 其 中 双 星 计 划 也 获 国 家 2010 年 度 科 技 进 步 一 等 奖 地 基 观 测 步 入 国 际 先 进 行 列 1997 年 经 国 家 科 教 领 导 小 组 批 准 的 大 科 学 工 程 东 半 球 空 间 环 境 地 基 综 合 监 子 午 测 链, 简 称 子 午 工 程, 2011 年 将 全 部 建 成 验 收 它 是 目 前 世 界 上 沿 地 球 120 E 子 午 链 经 度 跨 度 最 长, 集 无 线 电 光 学 地 磁 和 探 空 火 箭 等 多 手 段 探 测 的 综 合 性 和 先 进 性 为 一 体 的 空 间 环 境 地 基 监 测 系 统 国 际 科 学 界 高 度 评 价 中 国 的 子 午 工 程, 无 论 是 对 中 国 的 科 学 还 是 国 际 的 科 学 都 将 是 很 重 要 的, 毫 无 疑 问 子 午 工 程 将 激 励 中 国 科 学 家 进 入 这 个 重 要 领 域 的 前 沿 它 雄 心 勃 勃 影 响 深 远 和 令 人 震 撼 亮 点 研 究 如 雨 后 春 笋 首 次 揭 示 太 阳 风 形 成 高 度 在 太 阳 表 面 之 上 的 20 万 千 米 处, 是 具 有 里 程 碑 意 义 的 成 果 ; 太 阳 风 暴 的 日 冕 行 星 际 数 值 模 式 被 认 为 是 当 今 国 际 上 最 好 的 三 个 模 式 之 一 ; 磁 重 联 研 究 为 国 际 瞩 目, 如 磁 零 点 研 究 于 2009 和 2010 年 连 续 两 年 被 评 为 欧 空 局 集 簇 卫 星 的 五 大 成 果 之 一 ; 揭 示 严 重 威 胁 地 球 同 步 通 信 卫 星 安 全 的 杀 手 电 子 快 速 加 速 的 机 理, 入 选 欧 空 局 颁 发 的 集 簇 卫 星 5 位 杰 出 科 学 家 奖 之 列 ; 太 阳 风 暴 与 地 球 磁 层 相 互 作 用 的 模 拟 研 究, 中 国 是 具 有 这 种 能 力 的 少 数 几 个 国 家 之 一 ; 电 离 层 的 地 域 特 色 与 中 高 层 大 气 的 激 光 雷 达 观 测 研 究 为 国 际 学 术 界 瞩 目 ; 太 阳 活 动 研 究 与 预 报 水 平 名 列 国 际 前 茅, 已 为 我 国 的 航 天 安 全 保 障 做 出 重 要 贡 献 等 这 些 研 究 已 开 始 产 生 引 领 其 发 展 的 影 响 此 外, 有 的 实 验 室 在 国 际 一 流 刊 物 发 表 高 质 量 科 学 论 文 的 数 量 已 赶 上 美 国 一 流 实 验 室, 如 我 国 的 电 离 层 物 理 实 验 室 地 球 空 间 环 境 实 验 室 空 间 天 气 学 国 家 重 点 实 验 室 和 太 阳 活 动 物 理 实 验 室 等 牵 头 国 际 合 作, 发 挥 引 领 作 用 我 国 正 以 子 午 工 程 为 基 础, 充 分 发 挥 我 国 地 域 优 势, 牵 头 组 织 沿 120 E 和 60 W 环 绕 地 球 一 圈 的 国 家 和 地 区 实 施 国 际 空 间 天 气 子 午 圈 计 划, 国 际 科 学 界 高 度 评 价 它 将 对 全 世 界 范 围 内 空 间 天 气 研 究 的 不 断 进 步 和 发 展 做 出 重 大 贡 献 ; 我 国 科 学 家 牵 头 建 议 的 夸 父 国 际 合 作 卫 星 计 划, 被 誉 为 这 是 中 华 民 族 在 空 间 探 测 科 学 领 域 的 创 世 纪 的 计 划 这 些 由 中 国 科 学 家 牵 头 的 地 基 天 基 计 划 已 在 组 织 推 动 中, 必 将 对 科 学 发 展 产 生 重 要 引 领 作 用 空 间 天 气 业 务 成 绩 显 著 空 间 天 气 业 务 和 其 他 气 象 业 务 的 配 合 可 以 实 现 从 太 阳 到 地 球 表 面 气 象 环 境 的 无 缝 隙 业 务 体 系 2002 年 6 月 1 日 国 务 院 批 准 中 国 气 象 局 成 立 国 家 空 间 天 气 监 测 预 警 中 心, 标 识 着 我 国 国 家 级 空 间 天 气 业 务 的 开 始 9 年 来, 国 家 空 间 天 气 监 测 预 警 中 心 的 业 务 已 经 形 成 规 模, 在 基 于 风 云 系 列 卫 星 的 天 基 监 测 能 力 建 设 基 于 气 象 台 站 的 网 络 化 地 基 监 测 台 站 建 设 参 考 气 象 业 务 规 范 的 预 报 预 警 系 统 建 设 以 及 面 向 用 户 的 应 用 服 务 55

气 象 科 技 进 展 探 索 与 实 践 等 方 面 取 得 良 好 成 绩, 在 国 际 和 国 内 赢 得 了 广 泛 的 认 同 和 支 持 目 前 国 家 空 间 天 气 监 测 预 警 中 心 是 WMO 计 划 间 空 间 天 气 协 调 组 联 合 主 席 单 位 同 时, 军 口 也 成 立 了 专 门 的 空 间 天 气 业 务 机 构 此 外, 中 国 科 学 院 和 中 国 电 子 科 技 集 团 等 部 门 在 空 间 天 气 方 面 的 应 用 也 在 快 速 发 展 中 上 述 点 滴 介 绍 表 明 : 我 国 空 间 天 气 科 学 研 究 是 有 基 础, 有 优 势, 可 望 未 来 十 年 实 现 从 跟 踪 模 仿 向 原 始 创 新, 引 领 发 展 转 型 的 一 个 重 要 领 域 ; 同 时, 我 国 空 间 天 气 业 务 也 为 未 来 十 年 构 建 我 国 空 间 天 气 保 障 体 系 奠 定 了 良 好 基 础 发 展 战 略 建 议 的 初 步 思 考 为 应 对 建 设 创 新 型 国 家 面 临 的 诸 多 挑 战, 中 国 科 学 院 院 士 咨 询 委 员 会 2007 年 立 项 进 行 我 国 空 间 天 气 保 障 能 力 发 展 战 略 建 议 研 究 这 里 简 要 介 绍 一 些 初 步 思 考 战 略 目 标 总 目 标 : 建 立 我 国 空 间 天 气 的 天 地 一 体 化 的 监 测 预 警 体 系, 实 现 我 国 在 空 间 天 气 科 学 前 沿 建 模 与 预 报 研 究 以 及 人 才 队 伍 建 设 进 入 国 际 先 进 国 家 之 列 的 跨 越 发 展, 具 有 不 断 提 升 应 对 严 重 空 间 天 气 灾 害 的 基 本 能 力, 满 足 我 国 航 天 通 信 导 航 定 位 目 标 跟 踪 载 人 航 天 以 及 国 家 对 空 天 一 体 化 和 太 空 安 全 保 障 等 方 面 日 益 增 长 的 需 求, 成 为 有 空 间 天 气 知 识 和 保 障 能 力 的 国 家 分 期 目 标 :(1)2011 2015 年 : 夯 实 基 础, 聚 焦 近 地 (20~1000 千 米 ) 空 间 天 气 保 障 体 系 建 设 ; (2)2016 2020 年 : 跨 进 前 列, 建 设 我 国 地 球 空 间 天 气 保 障 体 系 ; (3)2021 2030 年 : 引 领 发 展, 建 设 日 地 系 统 空 间 天 气 保 障 体 系 战 略 任 务 战 略 任 务 的 核 心 是 建 设 精 确 可 靠 和 实 时 的 空 间 天 气 保 障 体 系, 四 项 基 本 能 力 是 基 本 的 建 设 单 元, 简 要 介 绍 如 下 发 展 空 间 天 气 整 体 变 化 过 程 的 天 地 一 体 化 的 监 测 能 力 空 间 天 气 源 于 太 阳 经 由 行 星 际 空 间 传 输 引 起 地 球 空 间 环 境 变 化 最 终 影 响 人 类 的 活 动, 发 展 这 种 从 太 阳 到 地 球 的 整 体 变 化 过 程 的 监 测 能 力 是 挑 战 空 间 天 气 科 学 前 沿 认 识 变 化 规 律 开 展 建 模 与 预 报 以 及 进 行 效 应 分 析 与 工 程 服 务 的 观 测 基 础 鉴 于 我 国 国 情 和 发 展 态 势, 我 国 空 间 天 气 专 业 卫 星 应 以 系 列 小 卫 星 为 主, 与 科 学 卫 星 应 用 卫 星 搭 载 形 成 配 合 ; 地 基 观 测 以 建 设 空 间 天 气 地 基 综 合 监 测 网 为 主 预 期 经 过 5 10 20 年 努 力, 按 三 个 不 同 的 空 间 区 域 : 近 地 空 间 地 球 空 间 和 日 地 空 间 系 统, 分 阶 段 建 设 天 地 一 体 化 的 空 间 天 气 综 合 监 测 体 系 提 升 空 间 天 气 科 学 前 沿 的 自 主 创 新 能 力 研 究 日 地 系 统 中 有 关 空 间 天 气 发 生 发 展 的 基 本 过 程 和 变 化 规 律 中 的 前 沿 科 学 问 题, 把 人 类 的 知 识 体 系 从 碰 撞 系 统 到 无 碰 撞 系 统 拓 展, 以 实 现 由 跟 踪 模 仿 向 自 主 原 创 引 领 发 展 转 型 的 跨 越 发 展 为 目 标, 为 经 济 社 会 发 展 应 对 空 间 灾 害 和 空 间 安 全 提 供 先 进 的 科 学 基 础 和 不 断 开 拓 前 沿 新 领 域 的 能 力 发 展 空 间 天 气 集 成 建 模 与 预 报 能 力 集 成 建 模 与 预 报 能 力 系 指 根 据 天 基 地 基 观 测 资 料 和 科 学 认 识, 运 用 数 理 统 计 数 值 模 拟 和 数 据 同 化 等 方 法 建 立 描 述 日 地 空 间 各 组 成 区 域 的 基 本 状 态 结 构 和 变 化 的 模 型, 在 此 基 础 上 进 行 日 地 系 统 空 间 天 气 整 体 变 化 的 集 成 建 模 与 预 报, 以 及 将 研 究 模 型 转 换 为 业 务 预 报 和 应 用 需 求 模 型 的 能 力 它 是 实 现 空 间 天 气 效 应 分 析 与 工 程 服 务 应 用 能 力 的 基 础 科 学 与 应 用 之 间 的 桥 梁 与 纽 带 拓 展 空 间 天 气 效 应 分 析 和 工 程 服 务 的 应 用 能 力 现 代 社 会 的 发 展 和 正 常 运 行 要 求 空 间 天 气 科 学 不 仅 告 诉 空 间 发 生 了 怎 样 的 变 化 能 够 预 报 空 间 天 气 未 来 如 何 变 化, 而 且 要 求 能 够 对 空 间 天 气 事 件 所 伴 随 的 空 间 天 气 要 素 如 电 磁 辐 射 高 能 带 电 粒 子 等 离 子 体 和 中 性 大 气 等 的 急 剧 变 化 对 技 术 系 统 的 影 响 进 行 预 测 防 护 和 评 估 我 国 这 些 方 面 与 国 际 水 平 相 距 甚 远, 只 有 一 定 跟 踪 研 发 能 力, 急 待 拓 展 其 应 用 能 力, 需 加 大 支 持 力 度 开 展 空 间 天 气 的 影 响 机 理 效 应 模 型 防 护 策 略 等 相 关 研 究 战 略 实 施 空 间 天 气 按 其 性 质 与 功 能 可 划 分 为 : 基 础 空 间 天 气 军 用 空 间 天 气 和 民 用 空 间 天 气 三 个 领 域, 各 自 都 有 战 略 实 施 计 划 的 建 议 这 里 仅 就 基 础 空 间 天 气 领 域 建 议 国 家 组 织 实 施 国 家 空 间 天 气 十 年 计 划 ( 以 下 简 称 计 划 ) 谈 一 点 思 考 计 划 的 基 本 思 想 : 夯 实 空 间 天 气 科 学 的 天 基 地 基 的 探 测 基 础, 以 我 国 在 空 间 天 气 重 大 科 学 问 题 上 取 得 自 主 创 新 的 重 大 突 破 为 牵 引, 将 空 间 天 气 科 学 的 四 项 基 本 能 力 监 测 能 力 创 新 能 力 建 模 与 预 报 能 力 和 效 应 与 工 程 应 用 能 力 集 成 升 华 为 代 表 国 家 整 体 利 益 的 国 家 空 间 天 气 科 学 自 主 创 新 体 系 ; 与 已 在 推 动 组 织 或 纳 入 计 划 的 军 用 民 用 计 划 形 成 有 机 配 合, 避 免 重 复 建 设, 实 现 统 筹 兼 顾 倍 增 效 益 科 学 发 展 ; 服 务 国 家 战 略 需 求, 为 建 设 空 间 强 国 拓 展 知 识 创 新 能 力 和 提 升 应 对 严 重 空 间 天 气 灾 害 能 力 提 供 科 学 基 础 和 支 撑 计 划 的 主 要 领 域 : 1 空 间 天 气 的 天 地 一 体 化 的 监 测 体 系 ;2 空 间 天 气 科 学 前 沿 和 整 体 变 化 过 程 ;3 空 间 天 气 的 集 成 建 模 与 预 报 ;4 空 间 天 气 对 人 类 活 动 的 危 害 效 应 ;5 地 球 天 气 / 气 候 与 空 间 天 气 / 气 候 间 关 系 的 探 索 ;6 空 间 天 气 保 障 与 服 务 计 划 的 主 要 任 务 : 1 构 建 空 间 天 气 天 地 一 体 化 监 测 体 系 ;2 组 织 实 施 空 间 天 气 科 学 前 沿 的 国 家 旭 日 重 大 研 究 计 划 ; 56

3 进 一 步 建 设 和 完 善 我 国 空 间 天 气 的 监 测 预 警 业 务 体 系 ;4 建 设 国 家 空 间 天 气 科 学 中 心 空 间 天 气 联 合 预 报 会 商 中 心 和 空 间 天 气 效 应 联 合 分 析 与 防 护 中 心 ;5 实 施 我 国 领 头 的 国 际 空 间 天 气 子 午 圈 计 划, 推 进 全 球 空 间 天 气 联 合 数 值 预 报 中 心 建 立 ;6 共 建 一 批 航 天 和 通 信 保 障 基 地, 推 进 我 国 空 天 一 体 化 保 障 体 系 建 设 ;7 培 养 一 支 活 跃 在 国 际 科 学 舞 台 和 保 障 空 间 安 全 的 领 军 人 才 队 伍 ;8 健 全 空 间 天 气 管 理 计 划 与 协 调 体 系, 完 善 军 民 融 合 的 运 行 机 制 后 记 从 我 国 的 国 情 出 发, 空 间 天 气 体 制 建 设 十 分 重 要, 可 先 在 基 础 空 间 天 气 领 域 成 立 国 家 空 间 天 气 科 学 计 划 与 协 调 领 导 小 组, 统 筹 考 虑 我 国 基 础 空 间 天 气 领 域 的 发 展, 有 利 于 尽 快 组 织 实 施 国 家 空 间 天 气 十 年 计 划 专 项, 关 系 实 现 我 国 空 间 天 气 科 学 从 跟 踪 模 仿 向 自 主 原 创 引 领 发 展 转 型 的 跨 越 式 发 展 此 外, 应 充 分 发 挥 国 家 空 间 天 气 监 测 与 预 警 中 心 的 国 家 职 能, 进 一 步 建 设 和 完 善 国 家 空 间 天 气 监 测 预 警 业 务 体 系, 有 效 应 对 空 间 天 气 灾 害 ; 再 有, 建 立 我 国 空 间 天 气 保 障 的 军 民 融 合 共 建 体 制 十 分 重 要, 这 是 实 现 科 学 发 展, 事 半 功 倍 最 后, 加 大 空 间 天 气 知 识 的 科 普 宣 传 力 度, 使 中 国 成 为 有 空 间 天 气 知 识 的 国 家, 这 也 是 建 设 一 个 科 学 大 国 应 有 的 知 识 水 平 ( 作 者 单 位 : 中 国 科 学 院 空 间 科 学 与 应 用 研 究 中 心 ) 57