國際空間天氣子午圈計畫

“國際空間天氣子午圈計畫”（簡稱國際子午圈計畫），是由中國科學家發起的一項國際科技合作計畫，即以子午工程為依託，由中國科學院、教育部、信息產業部、中國地震局、國家海洋局、中國氣象局等院(部、局)所屬有關單位共同參加項目建設，中科院空間科學與套用研究中心擔任項目法人，總投資約1.7億元。與東經120°沿線的俄羅斯、澳大利亞等國，以及西經60°附近有關國家的空間環境監測台站聯網，初步建成環繞地球一周的、完整的空間環境監測子午圈。隨著地球的自轉，比對兩個經度相距180°的子午鏈位置上的空間環境變化，結合空間探測，可了解全球變化規律。

基本介紹

• 中文名：國際空間天氣子午圈計畫
• 外文名：International Space Weather Meridian Circle Program
• 依託單位：中國科學院
• 合作國家：澳大利亞、俄羅斯等國

簡介

子午工程是一個大型空間環境地基綜合監測系統，設國際空間天氣子午圈，進行空間災害性天氣的全球聯合預報，實現沿120°E+60°W子午線的地球磁場、中高層大氣、電離層、磁層和宇宙線等日地空間環境的全球聯合監測機構及體制，是建設國際子午圈的總體目標。沿120°E+60°W子午線的地磁（電）監測圈、中高層大氣監測圈、電離層監測圈、宇宙線監測圈、極區極光監測網等，以及數據和服務中心、科學運行中心，組織全球聯測計畫，進而構成沿120°E+60°W子午線的國際空間天氣子午圈。

東半球空間環境地基綜合監測子午鏈”

利用北起漠河、經北京、武漢，南至海南並延伸到南極中山站，以及東起上海、經武漢、成都、西至拉薩的沿北緯30°緯度線附近現有的15個監測台站，建成一個以鏈為主、鏈網結合的，運用地磁（電）、無線電、光學和探空火箭等多種手段，連續監測地球表面20～30公里以上到幾百公里的中高層大氣、電離層和磁層，以及十幾個地球半徑以外的行星際空間環境中的地磁場、電場、中高層大氣的風場、密度、溫度和成分，電離層、磁層和行星際空間中的有關參數，聯合運作的大型空間環境地基監測系統。對了解空間環境災害性天氣變化規律、我國上空環境的區域性特徵，更好地保證衛星的安全具有重要意義。對引領空間天氣地基監測“多台站、鏈網式、多學科協同綜合監測”的發展方向，對增強全球監測空間天氣的能力具有深遠意義，同時國際子午圈計畫對於實現國家重大基礎設施子午工程的科學、工程和套用目標具有倍增效應。其中，“東半球空間環境地基綜合監測子午鏈”（簡稱子午工程）的建設列入了國家重大科學工程建設計畫。

組織管理

國際子午圈計畫是以子午工程為基礎開展的，其組織和管理也基於子午工程管理框架。國家發展改革委批覆，子午工程建成後將由七部委聯合組建國家空間天氣科學中心（籌）負責子午工程運行和發展。國際子午圈計畫辦公室設立在國家空間天氣科學中心，負責國際子午圈計畫的具體實施工作。

國家空間天氣科學中心實行理事會領導下的主任負責制，下設成立國際子午圈計畫科學顧問會員會，國際子午圈常設機構或國際科技組織等機構負責子午圈計畫的實施。

同時成立國際子午圈培訓和宣傳機構負責定期組織國際子午圈計畫國際研討會，培訓年輕的空間天氣人才隊伍，推動空間科學和技術的公眾教育和科學普及等。

科研方向

國際子午圈計畫是為了研究全球性的空間災害性天氣，提供全球性空間天氣環境預報服務。為了解和弄清災害性天氣的變化規律，就需要解決以下的科學問題：

（1）日地空間系統的整體行為與能量傳輸過程。研究太陽表面、太陽風和地球空間作為一個整體的形態與變化特性，主要是太陽能量輻射與地球空間的回響，特彆強調日地空間整體行為中的能量傳輸過程。

（2）日地空間系統中的暴特性。研究日地空間中災害性擾動過程，主要是同時監測在向日面和背日面太陽爆發及其引起的行星際擾動和地球空間暴（磁暴、磁層亞暴、電離層暴等）相關的空間現象的產生與演化特性，提高空間災害性天氣預報的能力。

（3）日地空間系統中各層次的相互作用與相互耦合。主要研究涉及太陽風對磁層的作用、磁層-電離層耦合、電離層-熱層-中高層大氣耦合以及磁層-大氣層的耦合等發生在空間環境各分界面上的各種複雜物理過程。

（4）空間環境氣候學特性與模式化。主要研究空間環境及其特徵參量的平均特性與長期變化，採用數學物理方法、數學統計方法等建立描述空間環境分布與變化基本模式，用於空間物理研究與空間環境預報。

（5）空間物理中的基本電漿物理過程。包括電漿的加速、輻射、波動、不穩定性、非線性以及相關的磁場重聯等日地空間重要現象的基本物理過程。

合作情況

合作機制

國際子午圈計畫是中國科學家率先創意，以我為主發起的一項重大的多邊國際科技合作計畫。我國將採取“走出去，請進來”的工作方式，以“公平、公正、互惠、共贏”的合作原則，邀請子午圈上的各國參加，包括俄羅斯、澳大利亞、加拿大、美國、巴西等國的多個機構及監測台站，如美國的南美地磁場子午線監測鏈（SAMBA）和中大陸地磁場監測鏈（MCMAC）、加拿大的地球空間監測計畫（CGSM）、日本的地磁監測鏈（MAGADAS）等。

合作計畫

根據國內外空間環境地基監測的發展現狀，要實現全球性監測的國際子午圈計畫，就需了解東經120º和西經60º子午圈的各專業監測網、監測設備以及從事空間環境監測的研究機構等詳細情況。因此根據實際情況，計畫採取循序漸進、分階段的技術途徑實施，力爭到2020年前實現國際子午圈計畫的總體目標。

第一階段：起步階段（2009年－2010年）：制定出國際子午圈計畫的總體方案和實施的技術途徑，成立國際子午圈計畫科學顧問委員會，並與各國研究機構簽訂合作協定初步確定參加機構及監測台站。

第二階段：成立階段（2011年～2012年）：在北京成立由我國科學家牽頭的國際子午圈常設機構或國際科技組織，如國際子午圈科學運行中心、數據和服務中心等。

第三階段：實施階段（2013年－2020年）：根據空間天氣突發事件、國際合作項目、重大科學研究等需求開展國際聯合探測。

項目進展

（1）2003年，在國家自然科學基金等資助下召開了國際子午圈計畫籌備與推進會議，就實施內容、預期目標、國際合作方案等進行研討。

（2）2006年，在國家自然科學基金等支持下中國科學院空間中心在北京成功舉辦了第一次國際空間天氣子午圈重大科技合作計畫研討會。來自國際日球物理年（IHY）組織總部、國際日地物理委員會（SCOSTEP）、俄羅斯、中國、韓國、馬來西亞和美國的科學家和管理者近百人出席了會議。各國代表表示國際子午圈計畫對於全球空間環境監測具有無可替代的科學價值，願意加入該項計畫，實施的多邊行動，早日實現協調全球空間天氣聯測及共同研究；向全世界科學界提供可使用的觀測數據

（3）與各國簽訂合作協定

2008年～2010年期間，與美國、俄羅斯、加拿大、巴西、日本、澳大利亞等國的科研機構簽訂了合作協定，為國際子午圈計畫工作奠定了合作基礎。

（4）國際空間天氣子午圈計畫首屆研討會

2011年2月20～25日，首屆國際空間天氣子午圈計畫研討會在中國海南省三亞順利召開。來自聯合國外空委國際空間天氣起步計畫、美國國家基金會、美國國家航空航天局、加拿大航天局和中科院國際合作局等組織和機構的代表，以及來自美國、加拿大、俄羅斯、澳大利亞、巴西和中國的科學家總計60餘人參加了會議。

各方就國際空間天氣子午圈計畫框架下的合作展開確了國際子午圈的行動計畫，並達成了合作意向，簽訂了《國際空間天氣子午圈計畫多邊科學合作協定》，決定成立國際子午圈科學委員會來統一協調國際空間天氣子午圈計畫內的多邊合作，每兩年舉辦一屆國際空間天氣子午圈計畫研討會。