通知公告
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2019年度云南省科学技术奖励拟提名项目公示
2019-05-22  |  作者:  |  【  】 【打印】 【关闭

根据《云南省科技厅关于2019年度云南省科学技术奖提名工作的通知》要求,现将中国科学院昆明分院拟提名2019年度云南省科学技术奖励的项目予以公示,公示项目共计2项。自公示之日(2019522日)起7天内,若对提名项目有异议,请以书面形式向科技处或郭锐副书记提出。若无异议,将按相关程序提名云南省科学技术奖励。

自然科学奖提名项目公示(1项)

项目名称:太阳爆发过程中的电磁相互作用

主要完成人:林隽,倪蕾,梅志星, Ilia I. Roussev,蒙盈

完成单位:中国科学院云南天文台

提名单位:中国科学院昆明分院

项目重要科学发现点、主要学术代表作、主要完成人的学术思想贡献:

项目简介

该项目属于太阳物理研究领域,系天文学科基础类研究。太阳是一颗离人类最近、对人类及其生存环境影响最大的一颗恒星;太阳的光辉既可为人类带来温暖、光明和勃勃生机,太阳的任何剧烈活动(或称为太阳爆发)也可能为人类的生存环境带来巨大的灾难。因此,加强对太阳活动的起源、发生发展规律、以及未来的活动预报的研究,直接关系着人类社会的生存和发展。该领域的研究对于国家科技长远发展、国家重大空间计划与国家安全等均具有极其重要的意义。该项目致力于揭示太阳爆发的物理起源,探索其最核心的驱动模式—电磁相互作用—宇宙中最基本的相互作用之一;在前辈研究的基础之上,通过建立太阳爆发的新理论模型、设计新的计算方法,开展相应的数值模拟和观测研究,取得了一系列研究成果。

 项目重要科学发现点

1、围绕太阳爆发的物理本质问题,建立了太阳爆发的Lin-Forbes解析模型。学术界从上世纪80年代就开始通过求解MHD方程组帮助理解太阳系中最剧烈的爆发现象—太阳爆发过程,这已经成为太阳物理研究主流之一,但是一直到2000年我们才得到第一个解析解,也是至今唯一的解析解。结果不但与观测符合得很好,而且后续的、包括我们自己开展的数值实验,都严格证明了这个解析解的合理性与正确性。并且,基于Lin-Forbes模型,我们首次建立了磁星罕见爆发的MHD模型。这为天体物理其它领域对磁激变现象的探索提供了一种借鉴和研究范式,为拓展开辟新的研究领域提供了具有重要价值的思路。

2、针对太阳物理界长期关注的驱动太阳爆发的磁重联物理本质的问题,通过观测与数值实验研究,发现了太阳爆发磁重联电流片中的湍流结构,首次明确指出了驱动太阳爆发的磁重联的湍流本质;提出了太阳色球低温等离子体局部加热的新机制,得到国际同行观测和数值实验的验证,澄清了长期困惑太阳物理界的、与大尺度磁重联速率和色球局部加热机制有关的疑问,建立了太阳中低层大气局部加热现象的主流理论。引起国际同行的广泛关注和后续研究。其中一篇代表作被IOP出版社评为2015-2017中国区高引用文章。

3、设计了新的数值模拟算法,首次以最接近实际情况的方式,展示了磁场从光球进入日冕的过程与爆发的产生之间最为本质的联系,发现作为爆发前兆的日冕S-型磁位形是由两个J-型位形拼接而成(过去认为是单S-),令人信服地证实了Lin-Forbes模型的合理性,为构建太阳爆发的物理预报模型打下理论基础。该工作被选为Nature Physics的封面文章。Science编辑在刊物338卷、1019日期的“Editors Choice”中将其评为“state-of-the-art”。

主要学术代表作

本项目共发表文章107篇,SAO/ADS搜索总引用2847篇次,其中独立引用2215篇次;8 篇代表性论文总引用806次,SCI他引 657次,单篇SCI他引最高313次。研究成果被国内外同行认可。

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.

主要完成人的学术思想贡献

林隽:项目负责人,提出本项目的主要学术思想,对《项目重要科学发现点》中的所有创新点都做出了重要贡献,受所有8篇代表性论文的支持。

倪蕾:主要参与人,对《项目重要科学发现点》中的第2创新点的研究做出了重要贡献:首次将磁重联数值实验发展到太阳低层大气部分电离的等离子体环境中,表明磁重联可以将局部区域中的等离子体从几千度加热到2万度以上;首次为国际空间卫星IRIS观测到的太阳低层大气局部加热现象提供了理论解释。该结果已经成为国际太阳物理界对低层大气局部加热现象的主流理论解释。模拟结果还首次表明发生在色球层当中的磁重联过程也具有湍流性质。受代表性论文7的支持,代表性论文7的第一作者。

梅志星:主要参与人,对《项目重要科学发现点》中的第2创新点的研究做出了重要贡献:在Lin-Forbes模型的指导下开展了大尺度电流片的两维高分辨率和三维的数值实验,提出在大尺度电流片内部多种磁重联过程可以同时发生(包括慢激波、等离子体团/柱,和湍流),从而极大加速磁重联过程,丰富了经典的磁重联图像。受代表性论文6的支持,代表性论文6的第一作者。

Ilia I. Roussev:主要参与人,对《项目重要科学发现点》中的第3创新点的研究做出了主要贡献: 提出了新的先进计算方法,把新浮磁场区域有机地融入到日冕和内太阳风的总体模型当中,从而得到了对边界条件的自洽描述,最终获得了太阳爆发前复杂磁结构精细特征的全新结果。受代表性论文8的支持,代表性论文8的第一作者。

蒙盈:主要参与人,对《项目重要科学发现点》中的第1创新点的研究做出了主要贡献:将太阳物理中Lin-Forbes 耀斑/CME 爆发模型进行推广和运用,为解释磁中子星巨耀发建立一个磁流体动力学(MHD)模型,模型计算结果跟观测相符。同样,该模型也适用于研究伽玛暴起源,脉冲星喷射和星系吸积盘间歇性喷射等。受代表性论文3的支持,代表性论文3的第一作者。

 

 

科技进步奖提名项目公示(1项)

项目名称:太阳射电爆发干扰导航通信机制及其预警方案研究

主要完成人:董亮、黄文耿、屈会鹏、李燕、阿尔察、高冠男、张玉峰、陈爱平、郭少杰、汪敏、袁晓伟、乐林株、刘俊卿

完成单位:中国科学院云南天文台、中国科学院国家空间科学中心、北京跟踪与通信技术研究所

提名单位:中国科学院昆明分院

项目基本情况、项目简介、候选人及候选单位对项目的贡献情况(推广应用情况)、获得知识产权情况、项目曾获科技奖励情况

1. 项目基本情况

    微波波段的太阳射电爆发释放出强无线电噪声信号,从空间GNSS卫星上发出的电波容易受到该类噪声的影响,造成地面导航信号接收设备信噪比降低、可见星数量下降,导航数据失效等情况。

    本项研究旨在根据太阳射电爆发对无线通信的内在影响机理,建立针对该类事件的预警、预报方法和模型,并研究相关的太阳及导航信号监测技术。

 

2. 项目简介

北斗导航系统是我国自主研发的全球导航系统,对于提高我国的国际地位,逐步使我国摆脱对国外卫星导航系统的依赖,促进经济社会的发展,保障国家安全等许多方面,都具有十分重大的意义。剧烈太阳射电爆发是北斗导航系统安全运行的潜在影响因素,通过监测太阳射电爆发,可以实现对北斗导航系统可能出现的异常情况进行预警,具体方法:

1. 计算并得到太阳射电爆发针对不同无线通信信号的影响情况,通过分析排除影响较小的频段,将研究、预警的重点放在最容易受干扰的频段,最终确认在L波段(1-2GHz)的卫星导航通信信号是最容易受到影响的;

2. 建立专用的L波段太阳射电望远镜,针对L波段的太阳射电流量进行监测,可以进一步确认太阳射电爆发对导航信号的影响情况,同时设计了4.5米太阳射电L波段精密流量望远镜,专门针对L波段的太阳射电流量进行精密观测;

3. 由于较之于其他空间天气事件,太阳射电爆发传播迅速,作用范围广,是一类非常难预测的空间天气事件,为此采用太阳射电爆发早期观测数据,研究导致L波段太阳射电爆发的可能,可以取得一定的提前预警时间,减少该类事件带来的影响;

4. 同时研究在该频段内太阳射电爆发的特殊频谱规律,能够有效的阐释在该类事件中导航通信信号影响变化的规律,进一步增加对该类空间天气事件的认识;

综上,本项研究对于导航系统的信号稳定性具有重要的意义,旨在预警、预报太阳射电爆发这类快速传播的空间天气事件,提高整个导航系统的稳定性。

 本项研究的成果如下:

1.发现并证认了北斗导航系统受到太阳射电爆发干扰(2017年中元节太阳活动事件),同时通过研究相位闪烁指数和幅度闪烁指数在爆发过程中的不同异常,研究排除了电离层影响,确认太阳射电爆发是北斗导航系统的潜在影响因素;

2. 提出专门针对上述影响事实,研究计算得到了在L波段内多个导航通信频点的太阳射电爆发流量影响阈值,其中北斗的三个频点B1(1561MHz)、B2(1207MHz)B3(1268MHz)的太阳射电流量影响阈值分别在1100-2600S.F.U.(Solar Flux Unit,太阳射电流量单位)之间,这一数据在一个太阳活动周内非常常见;

3. 提出并设计了L波段精密太阳射电流量望远镜,针对L波段太阳射电流量进行观测,其灵敏度可达1S.F.U.,可以得到在L波段内的太阳射电爆发流量,为进一步证认太阳射电爆发带来的影响提供数据依据;同时相关计算结果广泛应用于国内外卫星地面站的建设中,针对该类干扰事件对信号质量的损失进行分析、评估、证认;

4. 通过对太阳射电爆发前X射线流量的统计,发现在太阳射电爆发流量达到影响阈值之前,X射线流量存在一个明显的抬升拐点,内在的机理在于X射线爆发较之于射电爆发在源区位置更低,为此起始时间更早,演化谱指数X-ray爆发较之于射电爆发更高,X射线流量更快达到峰值,为此,研究得出采用X射线的流量变化可以作为一个很好的预警点,具有2分钟以上的预警时间;

5. 研究了太阳L波段剧烈射电爆发频谱中的一些特殊频谱现象,通过这些频谱现象的分析、统计可以进一步证认在导航通信信号被干扰时的现象特征;

6. 在项目执行期间,共培养硕士研究生三名,博士研究生三名。一人入选云南省技术创新人才、昆明市中青年学术及技术带头人后备人选、昆明市官渡区中青年学术带头人,一人晋升博士研究生导师、一人晋升硕士研究生导师,两人晋升高级职称,一人当选中国电子学会超导电子学分会全国委员,两人入选昆明市官渡区创新创业人才。团队入选云南省科技创新团队、官渡区科技创新团队。

 

3候选人及候选单位对项目的贡献情况(推广应用情况)

参与本项目的单位一共三家

 1. 中国科学院云南天文台

 2. 中国科学院国家空间科学中心

 3. 北京跟踪与通信技术研究所

 

中国科学院云南天文台:主要承担太阳射电爆发早期的观测、数据分析、太阳射电爆发频谱监测与分析等理论工作,L波段太阳射电精密流量监测望远镜系统选址、设计等技术研发工作;

 

中国科学院国家空间科学中心:作为我国空间天气研究的主要单位,负责空间天气的监测、研究和预报,,研究空间天气事件的标准化预警、预报体系;

 

北京跟踪与通信技术研究所:作为我国北斗导航系统的总体单位,承担本项目中特制的多GNSS参数接收机的设计与研发,同时根据其参与多个国际卫星地面站建设的条件,获取多个地面站的太阳射电爆发观测数据,并向相关北斗用户推广本项目中的预警方案,积极推动快速信息通报系统立项工作。

 

相关发明专利推广至38家单位,主要有:中国电子科技集团公司第16223954研究所;中国气象局国家卫星气象中心,中国科学院国家天文台等研究所;

国防科学技术大学、华东交通大学、云南大学、云南师范大学、西南科技大学等大专院校;

石家庄信科微波有限公司、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、昆明高驰科技有限公司等企事业单位,为相关企事业单位增效1200万元。

 

候选人如下

序号

姓名

技术职称

工作单位

对成果创造性贡献

1

 

高级工程师

中国科学院云南天文台

项目负责人,分析了太阳射电爆发流量影响不同波段无线通信的阈值和内在影响机理。同时分析了多次剧烈太阳射电爆发之前的日面征兆,提出了采用X射线预警方案。共发表第一作者论文15(EI检索5),获得专利授权23项(发明专利9项)。

2

黄文耿

研究员

中国科学院国家空间科学中心

空间中心方向技术负责人,验证了2017年中元节事件中北斗及多个导航系统受到的影响情况,提出了太阳射电爆发事件的预测方法,并建立了预测模型。针对太阳射电暴对GNSS的影响发表第一作者SCI论文1篇,中文核心期刊论文2篇。

3

屈会鹏

助理工程师

北京跟踪与通信技术研究所

作为海外卫星地面站工程建设负责人,在世界多个国家卫星地面系统建设任务中,测试了多款GNSS接收机,在不同地理位置受太阳风暴影响情况,为项目提供数据基础。

4

 

助理研究员

中国科学院云南天文台

对太阳射电爆发早期耀斑中的行为进行了观测研究,分析了太阳射电爆发前的多种征兆。共发表SCI论文3篇,被引37

5

阿尔察

副研究员

中国科学院国家空间科学中心

通过研究对太阳射电爆期间电离层影响效应的剥离,认证太阳射电爆发影响。发表SCI论文5

6

高冠男

副研究员

中国科学院云南天文台

研究分析了太阳射电爆发中精细谱结构,为太阳射电爆发发表相关论文3篇(SCI检索)被引4

7

张玉峰

副研究员

北京跟踪与通信技术研究所

作为海外卫星地面站工程建设负责人,承担了多套国际卫星地面站的建设任务,提供了多个海外卫星地面站导航信号接收数据,并提出了相应的预警响应方案。

8

陈爱平

副研究员

北京跟踪与通信技术研究所

作为海外卫星地面站工程建设负责人,承担了多套国际卫星地面站的建设任务,提供了多个海外卫星地面站导航信号接收数据,并提出了相应的预警响应方案。

9

郭少杰

助理研究员

中国科学院云南天文台

参与了太阳射电望远镜的建设,并联合发表论文多篇。

10

 

研究员

中国科学院云南天文台

提出了应用早期太阳观测数据预警该类事件的方案。

11

袁晓伟

硕士研究生

中国科学院云南天文台

分析了地网对天线的性能的影响,以第一作者发表EI检索论文2篇,中文核心论文1

12

乐林株

硕士研究生

中国科学院云南天文台

分析了太阳射电望远镜信号传递中电缆影响效应以及无线电环境监测技术,以第一作者发表论文2篇其中EI检索论文1篇,中文核心论文1篇。

13

刘俊卿

硕士研究生

中国科学院云南天文台

研究了单站射电观测的授时系统技术,发表国际会议论文1篇,中文核心论文1

 

 

4. 获得知识产权情况、

本项研究共发表论文42篇,其中,SCI检索论文11篇,EI检索论文9篇,中文核心检索论文19篇;累计影响因子31.807.共计引用51次;共获得专利授权23项,其中发明专利9项。

 

5. 项目曾获科技奖励情况。

  专利“一种针对太阳射电爆发干扰导航系统事件的预警平台”获得2016年昆明市科技专利二等奖

   专利“一种基于MMIC微波检波芯片的通道可配置带宽的射电天文辐射计”获得2017年昆明市科技专利二等奖

  项目“基于北斗短报文的院前急救信息传递系统”获得中国科学院首届“率先杯”创新创业大赛初赛、复赛优胜奖;

 

 
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