通知公告
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2019年度云南省科學技術獎勵擬提名項目公示
2019-05-22  |  作者:  |  【  】 【打印】 【關閉

根據《云南省科技廳關于2019年度云南省科學技術獎提名工作的通知》要求,現將中國科學院昆明分院擬提名2019年度云南省科學技術獎勵的項目予以公示,公示項目共計2項。自公示之日(2019522日)起7天內,若對提名項目有異議,請以書面形式向科技處或郭銳副書記提出。若無異議,將按相關程序提名云南省科學技術獎勵。

自然科學獎提名項目公示(1項)

項目名稱:太陽爆發過程中的電磁相互作用

主要完成人:林雋,倪蕾,梅志星, Ilia I. Roussev,蒙盈

完成單位:中國科學院云南天文臺

提名單位:中國科學院昆明分院

項目重要科學發現點、主要學術代表作、主要完成人的學術思想貢獻:

項目簡介

該項目屬于太陽物理研究領域,系天文學科基礎類研究。太陽是一顆離人類最近、對人類及其生存環境影響最大的一顆恒星;太陽的光輝既可為人類帶來溫暖、光明和勃勃生機,太陽的任何劇烈活動(或稱為太陽爆發)也可能為人類的生存環境帶來巨大的災難。因此,加強對太陽活動的起源、發生發展規律、以及未來的活動預報的研究,直接關系著人類社會的生存和發展。該領域的研究對于國家科技長遠發展、國家重大空間計劃與國家安全等均具有極其重要的意義。該項目致力于揭示太陽爆發的物理起源,探索其最核心的驅動模式—電磁相互作用—宇宙中最基本的相互作用之一;在前輩研究的基礎之上,通過建立太陽爆發的新理論模型、設計新的計算方法,開展相應的數值模擬和觀測研究,取得了一系列研究成果。

 項目重要科學發現點

1、圍繞太陽爆發的物理本質問題,建立了太陽爆發的Lin-Forbes解析模型。學術界從上世紀80年代就開始通過求解MHD方程組幫助理解太陽系中最劇烈的爆發現象—太陽爆發過程,這已經成為太陽物理研究主流之一,但是一直到2000年我們才得到第一個解析解,也是至今唯一的解析解。結果不但與觀測符合得很好,而且后續的、包括我們自己開展的數值實驗,都嚴格證明了這個解析解的合理性與正確性。并且,基于Lin-Forbes模型,我們首次建立了磁星罕見爆發的MHD模型。這為天體物理其它領域對磁激變現象的探索提供了一種借鑒和研究范式,為拓展開辟新的研究領域提供了具有重要價值的思路。

2、針對太陽物理界長期關注的驅動太陽爆發的磁重聯物理本質的問題,通過觀測與數值實驗研究,發現了太陽爆發磁重聯電流片中的湍流結構,首次明確指出了驅動太陽爆發的磁重聯的湍流本質;提出了太陽色球低溫等離子體局部加熱的新機制,得到國際同行觀測和數值實驗的驗證,澄清了長期困惑太陽物理界的、與大尺度磁重聯速率和色球局部加熱機制有關的疑問,建立了太陽中低層大氣局部加熱現象的主流理論。引起國際同行的廣泛關注和后續研究。其中一篇代表作被IOP出版社評為2015-2017中國區高引用文章。

3、設計了新的數值模擬算法,首次以最接近實際情況的方式,展示了磁場從光球進入日冕的過程與爆發的產生之間最為本質的聯系,發現作為爆發前兆的日冕S-型磁位形是由兩個J-型位形拼接而成(過去認為是單S-),令人信服地證實了Lin-Forbes模型的合理性,為構建太陽爆發的物理預報模型打下理論基礎。該工作被選為Nature Physics的封面文章。Science編輯在刊物338卷、1019日期的“Editors Choice”中將其評為“state-of-the-art”。

主要學術代表作

本項目共發表文章107篇,SAO/ADS搜索總引用2847篇次,其中獨立引用2215篇次;8 篇代表性論文總引用806次,SCI他引 657次,單篇SCI他引最高313次。研究成果被國內外同行認可。

1. Lin, J.; Forbes, T. G.; Isenberg, P. A.; Démoulin, P., The Effect of Curvature on Flux-Rope Models of Coronal Mass Ejections, The Astrophysical Journal, 1998, Volume 504, pp. 1006-1019.

2. Lin Jun, Forbes T. G., Effects of reconnection on the coronal mass ejection process, Journal of Geophysical Research, 2000, Volume 105(A2), pp. 2375-2392.

3. Meng, Y.; Lin, J.; Zhang, L.; Reeves, K. K.; Zhang, Q. S.; Yuan, F., An MHD Model for Magnetar Giant Flares, The Astrophysical Journal, 2014, Volume 785, pp. 62.

4. Lin, J.; Li, J.; Forbes, T. G.; Ko, Y.-K.; Raymond, J. C.; Vourlidas, A., Features and Properties of Coronal Mass Ejection/Flare Current Sheets, The Astrophysical Journal Letter, 2007, Volume 658, pp. L123-L126.

5. Lin, J.; Li, J.; Ko, Y.-K.; Raymond, J. C, Investigation of Thickness and Electrical Resistivity of the Current Sheets in Solar Eruptions, The Astrophysical Journal, 2009, Volume 693, pp.1666-1677.

6. Mei, Z.; Shen, C.; Wu, N.; Lin, J.; Murphy, N. A.; Roussev, I. I., Numerical experiments on magnetic reconnection in solar flare and coronal mass ejection current sheets, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2012, Volume 425, pp. 2824-2839.

7. Ni, Lei; Kliem, Bernhard; Lin, Jun; Wu, Ning, Fast Magnetic Reconnection in the Solar Chromosphere Mediated by the Plasmoid InstabilityThe Astrophysical Journal, 2015, Volume 799, pp. 79.

8. Roussev, Ilia I.; Galsgaard, Klaus; Downs, Cooper; Lugaz, Noé; Sokolov, Igor V.; Moise, Elena; Lin, Jun, Explaining fast ejections of plasma and exotic X-ray emission from the solar corona, Nature Physics, 2012, Volume 8, pp. 845-849.

主要完成人的學術思想貢獻

林雋:項目負責人,提出本項目的主要學術思想,對《項目重要科學發現點》中的所有創新點都做出了重要貢獻,受所有8篇代表性論文的支持。

倪蕾:主要參與人,對《項目重要科學發現點》中的第2創新點的研究做出了重要貢獻:首次將磁重聯數值實驗發展到太陽低層大氣部分電離的等離子體環境中,表明磁重聯可以將局部區域中的等離子體從幾千度加熱到2萬度以上;首次為國際空間衛星IRIS觀測到的太陽低層大氣局部加熱現象提供了理論解釋。該結果已經成為國際太陽物理界對低層大氣局部加熱現象的主流理論解釋。模擬結果還首次表明發生在色球層當中的磁重聯過程也具有湍流性質。受代表性論文7的支持,代表性論文7的第一作者。

梅志星:主要參與人,對《項目重要科學發現點》中的第2創新點的研究做出了重要貢獻:在Lin-Forbes模型的指導下開展了大尺度電流片的兩維高分辨率和三維的數值實驗,提出在大尺度電流片內部多種磁重聯過程可以同時發生(包括慢激波、等離子體團/柱,和湍流),從而極大加速磁重聯過程,豐富了經典的磁重聯圖像。受代表性論文6的支持,代表性論文6的第一作者。

Ilia I. Roussev:主要參與人,對《項目重要科學發現點》中的第3創新點的研究做出了主要貢獻: 提出了新的先進計算方法,把新浮磁場區域有機地融入到日冕和內太陽風的總體模型當中,從而得到了對邊界條件的自洽描述,最終獲得了太陽爆發前復雜磁結構精細特征的全新結果。受代表性論文8的支持,代表性論文8的第一作者。

蒙盈:主要參與人,對《項目重要科學發現點》中的第1創新點的研究做出了主要貢獻:將太陽物理中Lin-Forbes 耀斑/CME 爆發模型進行推廣和運用,為解釋磁中子星巨耀發建立一個磁流體動力學(MHD)模型,模型計算結果跟觀測相符。同樣,該模型也適用于研究伽瑪暴起源,脈沖星噴射和星系吸積盤間歇性噴射等。受代表性論文3的支持,代表性論文3的第一作者。

 

 

科技進步獎提名項目公示(1項)

項目名稱:太陽射電爆發干擾導航通信機制及其預警方案研究

主要完成人:董亮、黃文耿、屈會鵬、李燕、阿爾察、高冠男、張玉峰、陳愛平、郭少杰、汪敏、袁曉偉、樂林株、劉俊卿

完成單位:中國科學院云南天文臺、中國科學院國家空間科學中心、北京跟蹤與通信技術研究所

提名單位:中國科學院昆明分院

項目基本情況、項目簡介、候選人及候選單位對項目的貢獻情況(推廣應用情況)、獲得知識產權情況、項目曾獲科技獎勵情況

1. 項目基本情況

    微波波段的太陽射電爆發釋放出強無線電噪聲信號,從空間GNSS衛星上發出的電波容易受到該類噪聲的影響,造成地面導航信號接收設備信噪比降低、可見星數量下降,導航數據失效等情況。

    本項研究旨在根據太陽射電爆發對無線通信的內在影響機理,建立針對該類事件的預警、預報方法和模型,并研究相關的太陽及導航信號監測技術。

 

2. 項目簡介

北斗導航系統是我國自主研發的全球導航系統,對于提高我國的國際地位,逐步使我國擺脫對國外衛星導航系統的依賴,促進經濟社會的發展,保障國家安全等許多方面,都具有十分重大的意義。劇烈太陽射電爆發是北斗導航系統安全運行的潛在影響因素,通過監測太陽射電爆發,可以實現對北斗導航系統可能出現的異常情況進行預警,具體方法:

1. 計算并得到太陽射電爆發針對不同無線通信信號的影響情況,通過分析排除影響較小的頻段,將研究、預警的重點放在最容易受干擾的頻段,最終確認在L波段(1-2GHz)的衛星導航通信信號是最容易受到影響的;

2. 建立專用的L波段太陽射電望遠鏡,針對L波段的太陽射電流量進行監測,可以進一步確認太陽射電爆發對導航信號的影響情況,同時設計了4.5米太陽射電L波段精密流量望遠鏡,專門針對L波段的太陽射電流量進行精密觀測;

3. 由于較之于其他空間天氣事件,太陽射電爆發傳播迅速,作用范圍廣,是一類非常難預測的空間天氣事件,為此采用太陽射電爆發早期觀測數據,研究導致L波段太陽射電爆發的可能,可以取得一定的提前預警時間,減少該類事件帶來的影響;

4. 同時研究在該頻段內太陽射電爆發的特殊頻譜規律,能夠有效的闡釋在該類事件中導航通信信號影響變化的規律,進一步增加對該類空間天氣事件的認識;

綜上,本項研究對于導航系統的信號穩定性具有重要的意義,旨在預警、預報太陽射電爆發這類快速傳播的空間天氣事件,提高整個導航系統的穩定性。

 本項研究的成果如下:

1.發現并證認了北斗導航系統受到太陽射電爆發干擾(2017年中元節太陽活動事件),同時通過研究相位閃爍指數和幅度閃爍指數在爆發過程中的不同異常,研究排除了電離層影響,確認太陽射電爆發是北斗導航系統的潛在影響因素;

2. 提出專門針對上述影響事實,研究計算得到了在L波段內多個導航通信頻點的太陽射電爆發流量影響閾值,其中北斗的三個頻點B1(1561MHz)、B2(1207MHz)B3(1268MHz)的太陽射電流量影響閾值分別在1100-2600S.F.U.(Solar Flux Unit,太陽射電流量單位)之間,這一數據在一個太陽活動周內非常常見;

3. 提出并設計了L波段精密太陽射電流量望遠鏡,針對L波段太陽射電流量進行觀測,其靈敏度可達1S.F.U.,可以得到在L波段內的太陽射電爆發流量,為進一步證認太陽射電爆發帶來的影響提供數據依據;同時相關計算結果廣泛應用于國內外衛星地面站的建設中,針對該類干擾事件對信號質量的損失進行分析、評估、證認;

4. 通過對太陽射電爆發前X射線流量的統計,發現在太陽射電爆發流量達到影響閾值之前,X射線流量存在一個明顯的抬升拐點,內在的機理在于X射線爆發較之于射電爆發在源區位置更低,為此起始時間更早,演化譜指數X-ray爆發較之于射電爆發更高,X射線流量更快達到峰值,為此,研究得出采用X射線的流量變化可以作為一個很好的預警點,具有2分鐘以上的預警時間;

5. 研究了太陽L波段劇烈射電爆發頻譜中的一些特殊頻譜現象,通過這些頻譜現象的分析、統計可以進一步證認在導航通信信號被干擾時的現象特征;

6. 在項目執行期間,共培養碩士研究生三名,博士研究生三名。一人入選云南省技術創新人才、昆明市中青年學術及技術帶頭人后備人選、昆明市官渡區中青年學術帶頭人,一人晉升博士研究生導師、一人晉升碩士研究生導師,兩人晉升高級職稱,一人當選中國電子學會超導電子學分會全國委員,兩人入選昆明市官渡區創新創業人才。團隊入選云南省科技創新團隊、官渡區科技創新團隊。

 

3候選人及候選單位對項目的貢獻情況(推廣應用情況)

參與本項目的單位一共三家

 1. 中國科學院云南天文臺

 2. 中國科學院國家空間科學中心

 3. 北京跟蹤與通信技術研究所

 

中國科學院云南天文臺:主要承擔太陽射電爆發早期的觀測、數據分析、太陽射電爆發頻譜監測與分析等理論工作,L波段太陽射電精密流量監測望遠鏡系統選址、設計等技術研發工作;

 

中國科學院國家空間科學中心:作為我國空間天氣研究的主要單位,負責空間天氣的監測、研究和預報,,研究空間天氣事件的標準化預警、預報體系;

 

北京跟蹤與通信技術研究所:作為我國北斗導航系統的總體單位,承擔本項目中特制的多GNSS參數接收機的設計與研發,同時根據其參與多個國際衛星地面站建設的條件,獲取多個地面站的太陽射電爆發觀測數據,并向相關北斗用戶推廣本項目中的預警方案,積極推動快速信息通報系統立項工作。

 

相關發明專利推廣至38家單位,主要有:中國電子科技集團公司第16223954研究所;中國氣象局國家衛星氣象中心,中國科學院國家天文臺等研究所;

國防科學技術大學、華東交通大學、云南大學、云南師范大學、西南科技大學等大專院校;

石家莊信科微波有限公司、成都恒智微波有限公司、成都耐思特科技有限公司、杭州海麟思科技有限公司、昆明高馳科技有限公司等企事業單位,為相關企事業單位增效1200萬元。

 

候選人如下

序號

姓名

技術職稱

工作單位

對成果創造性貢獻

1

 

高級工程師

中國科學院云南天文臺

項目負責人,分析了太陽射電爆發流量影響不同波段無線通信的閾值和內在影響機理。同時分析了多次劇烈太陽射電爆發之前的日面征兆,提出了采用X射線預警方案。共發表第一作者論文15(EI檢索5),獲得專利授權23項(發明專利9項)。

2

黃文耿

研究員

中國科學院國家空間科學中心

空間中心方向技術負責人,驗證了2017年中元節事件中北斗及多個導航系統受到的影響情況,提出了太陽射電爆發事件的預測方法,并建立了預測模型。針對太陽射電暴對GNSS的影響發表第一作者SCI論文1篇,中文核心期刊論文2篇。

3

屈會鵬

助理工程師

北京跟蹤與通信技術研究所

作為海外衛星地面站工程建設負責人,在世界多個國家衛星地面系統建設任務中,測試了多款GNSS接收機,在不同地理位置受太陽風暴影響情況,為項目提供數據基礎。

4

 

助理研究員

中國科學院云南天文臺

對太陽射電爆發早期耀斑中的行為進行了觀測研究,分析了太陽射電爆發前的多種征兆。共發表SCI論文3篇,被引37

5

阿爾察

副研究員

中國科學院國家空間科學中心

通過研究對太陽射電爆期間電離層影響效應的剝離,認證太陽射電爆發影響。發表SCI論文5

6

高冠男

副研究員

中國科學院云南天文臺

研究分析了太陽射電爆發中精細譜結構,為太陽射電爆發發表相關論文3篇(SCI檢索)被引4

7

張玉峰

副研究員

北京跟蹤與通信技術研究所

作為海外衛星地面站工程建設負責人,承擔了多套國際衛星地面站的建設任務,提供了多個海外衛星地面站導航信號接收數據,并提出了相應的預警響應方案。

8

陳愛平

副研究員

北京跟蹤與通信技術研究所

作為海外衛星地面站工程建設負責人,承擔了多套國際衛星地面站的建設任務,提供了多個海外衛星地面站導航信號接收數據,并提出了相應的預警響應方案。

9

郭少杰

助理研究員

中國科學院云南天文臺

參與了太陽射電望遠鏡的建設,并聯合發表論文多篇。

10

 

研究員

中國科學院云南天文臺

提出了應用早期太陽觀測數據預警該類事件的方案。

11

袁曉偉

碩士研究生

中國科學院云南天文臺

分析了地網對天線的性能的影響,以第一作者發表EI檢索論文2篇,中文核心論文1

12

樂林株

碩士研究生

中國科學院云南天文臺

分析了太陽射電望遠鏡信號傳遞中電纜影響效應以及無線電環境監測技術,以第一作者發表論文2篇其中EI檢索論文1篇,中文核心論文1篇。

13

劉俊卿

碩士研究生

中國科學院云南天文臺

研究了單站射電觀測的授時系統技術,發表國際會議論文1篇,中文核心論文1

 

 

4. 獲得知識產權情況、

本項研究共發表論文42篇,其中,SCI檢索論文11篇,EI檢索論文9篇,中文核心檢索論文19篇;累計影響因子31.807.共計引用51次;共獲得專利授權23項,其中發明專利9項。

 

5. 項目曾獲科技獎勵情況。

  專利“一種針對太陽射電爆發干擾導航系統事件的預警平臺”獲得2016年昆明市科技專利二等獎

   專利“一種基于MMIC微波檢波芯片的通道可配置帶寬的射電天文輻射計”獲得2017年昆明市科技專利二等獎

  項目“基于北斗短報文的院前急救信息傳遞系統”獲得中國科學院首屆“率先杯”創新創業大賽初賽、復賽優勝獎;

 

 
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