Non-neutralized Electric Current Patterns in Solar Active Regions: Origin of the Shear-Generating Lorentz Force
使用最高可用的空间分辨率和信噪比的太阳矢量磁图，我们进行了详细的研究电流图案在两个太阳活动区：一个耀斑/爆发，和耀斑安静的。我们的目标是确定活跃区域是否在太阳大气中注入非中性（净）电流，以回应近二十年前发起的一场争论，该争论仍无定论。我们发现，形成良好的，强烈的磁极性反转线（PILs）的活动区是唯一的光球磁结构，支持显着的净电流。更强烈的PIL似乎意味着每个极性的更强的非中和电流模式。这一发现修正了以前的作品，声称频繁注入强烈的非中性电流的最活跃的地区出现在太阳能盘，但也工作，完全排除注入非中性电流。与以前的研究一致，我们还发现，磁隔离的活动区域保持全球电流平衡。此外，我们确认和量化的偏好，一个给定的磁极性，遵循一个给定的意义上的电流，表明在活跃的地区占主导地位的意义上的扭曲。这种相干效应在具有较强PIL的更紧凑的活动区域中更明显，并且必须是次光球起源的。我们的研究结果产生一个自然的解释的洛伦兹力，总是产生速度和磁剪切沿强PIL，从而设置一个物理背景下观察到的爆发前的演变在太阳活动区。
2012-10-10 astro-ph.SR
Which Photospheric Characteristics are Most Relevant to Active-Region Coronal Mass Ejections?
研究了日冕物质抛射特征与太阳耀斑预测方案中广泛采用的太阳活动区喷发能力参数化之间的关系。这些参数，其中一些是第一次探索，是与拓扑特征，即磁极性反转线（MPILs），表明大量的存储的非潜在的（即自由）的磁能相关的属性。利用DONKI和LASCO数据库对耀斑相关的日冕物质抛射及其运动学特征进行了研究，同时利用日震和磁成像仪（HMI）对活动区的矢量磁场观测数据提取了MPILs的性质，从而提取了源区MPILs的性质。所有性质与日冕物质抛射特征之间的相关性从中等到非常强不等。更重要的相关性尤其适用于快速的日冕物质抛射，这在不利的空间天气表现方面是最重要的。非中和电流和主MPIL的长度表现出显着更强的相关性比其余的属性。这一发现支持了日冕物质抛射和高度剪切的、明显的MPIL中的非中和电流之间的因果关系。此外，非中和电流和MPIL长度携带不同的，独立的信息，以喷发的活动区域的潜力。因此，非中性电流总量和主极性反转线长度的组合比其它参数更能反映太阳活动区的喷发能力和源于这些活动区的CME运动学特征。
2019-09-13 astro-ph.SR
What Are the Causes of Super Activity of Solar Active Regions?
本研究分析20个活动区，发现耀斑产率主要由强梯度极性反转线长度控制（相关系数0.78），超强产率活动区SgPIL长度大于50 Mm，磁通量浮现本身不足以提高产率，需非共轭对相反极性汇聚。
2023-12-22 astro-ph.SR
Sub-surface Plasma Flows and the Flare Productivity of Solar Active Regions
太阳耀斑、日冕物质抛射（CME）等高能事件导致的极端空间天气条件要求可靠的空间天气预报。磁通量管在上升通过对流区时被湍流等离子体流扭曲，从而激励系统并导致耀斑。本文研究了耀斑活动区次表层等离子体流与其表面磁通量和电流螺旋度之间的关系。使用全球振荡网络组（GONG）多普勒速度测量的活动区补丁的环形图分析得出的近地表水平速度被用来计算流体动力学的描述符，如垂直散度，涡度和动力螺旋度在这项工作中使用。耀斑活动区具有较大的垂直涡度和动力螺旋度。此外，水平流散度，涡度，通量，动力和电流螺旋度被观察到显着相关，并与彼此同相演变。我们观察到，耀斑前一天观测到的上述流动和磁性参数的积分值与活动区的积分耀斑强度显著相关。因此，我们表明，强涡度/动力学螺旋度导致更大的活动区扭曲，大概产生高强度耀斑。
2022-10-18 astro-ph.SR
Magnetic helicity evolution during active region emergence and subsequent flare productivity
本研究考察136个浮现太阳活动区，基于磁螺度积累与磁通量演化关系将其分为三类，发现Type-I活动区积累更多螺度与能量且具有更高耀斑产率潜力，为太阳爆发早期预测提供了新见解。
2024-03-27 astro-ph.SR
Investigation on the Relation between Active Regions' Compliance with Empirical Laws and Flare Productivity
CAS Key Laboratory of Geospace Environment, Department of Geophysics and Planetary Sciences, University of Science and Technology of China（中国科学院空间环境重点实验室，地球物理与行星科学学院，中国科学技术大学）；Mengcheng National Geophysical Observatory, University of Science and Technology of China（蒙城国家地球物理观测台，中国科学技术大学）；State Key Laboratory of Solar Activity and Space Weather, National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（太阳活动与空间天气国家重点实验室，中国科学院国家天文台）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；School of Space and Earth Sciences, Beihang University（航空航天大学空间与地球科学学院）；Key Laboratory of Solar Activity, National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（太阳活动重点实验室，中国科学院国家天文台）
研究太阳活动区对经验定律的遵循与耀斑生产率的关系，通过统计分析，利用多种方法计算相关参数，发现多数活动区遵循经验定律，耀斑生产率与磁系统大小强度更相关，还确定阈值区分活跃与不活跃活动区。
2026-07-10 astro-ph.SR
Productivity of Solar Flares and Magnetic Helicity Injection in Active Regions
本研究的主要目的是更好地了解活动区的磁螺旋度注入与太阳耀斑的发生和强度之间的关系。因此，我们调查磁螺旋度注入率和无符号磁通量，作为参考。使用$SOHO$ /MDI磁图总共分析了378个活动区域。24小时平均螺旋度注入率和无符号磁通量与耀斑指数和耀斑产生概率在接下来的24小时测量进行了比较。此外，我们还研究了19次M5.0以上耀斑发生前后几天内螺旋度的变化，这些耀斑发生在选定的强耀斑活动区。研究结果表明：（1）对于91个无符号磁通量在3 ~ 5 $\times$ × 10 $^{22}$ Mx范围内的大活动区，耀斑活动区和非耀斑活动区的磁螺度注入率相差2倍;（2）作为螺旋度注入函数的$GOES$ C型耀斑产生概率在耀斑产生活动区和耀斑平静区之间显示出一个尖锐的分界线;（3）19次大耀斑前的螺旋度注入历史表现出一个共同的特征：（3-45）$ \times$ 10 $^{42}$ Mx $^2$在0.5 - 2天的螺旋度单调增加阶段中有显著的螺旋度积累。我们的研究结果支持了螺旋度注入在耀斑中的重要性，但单独使用它来进行耀斑预报是无效的。有必要找到一种方法来更好地表征螺旋度注入的时间历史以及其在活动区域内的空间分布。
2010-06-22 astro-ph.SR
Flare Productivity of Major Flaring Solar Active Regions: A Time-series Study of Photospheric Magnetic Properties
一个太阳活动区（AR），产生至少一个M-或X-级的主要耀斑往往会产生多个耀斑在其通过太阳盘。如果我们能通过调查光球磁场特性的时间序列来估计一个给定的主要耀斑AR在几天的时间间隔内的耀斑生产力，那将是很有趣的。为此，我们研究了2010年至2016年太阳动力学天文台（SDO）上的日震和磁成像仪（HMI）观测到的93个主要耀斑AR。更具体地说，对于每个AR的研究，平均值和波动计算从8天的时间序列的18个光球磁参数提取的空间气象HMI活动区补丁（SHARP）矢量磁图产品在12分钟的节奏。然后，我们将这些与AR的8天耀斑指数进行了比较，该指数定义为在8天SHARP参数时间序列的相同间隔期间在AR中产生的耀斑的软X射线峰值通量的总和。结果表明，8天耀斑指数与某些磁参数的平均值和波动值有很好的相关性（在双对数空间中相关系数为0.6-0.7）。有趣的是，8天耀斑指数显示出比平均值的SHARP参数与光球磁自由能量密度的表面积分的波动稍好的相关性。我们还讨论了如何变化的相关性，如果8天耀斑指数相比，从初始部分的SHARP参数时间序列的平均值或波动计算。
2018-10-30 astro-ph.SR
Magnetic field configuration favoring X-class solar flares: violation of Joy's and Hale's laws
State Key Laboratory of Solar Activity and Space Weather, National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台太阳活动与空间天气国家重点实验室）；School of Astronomy and Space Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学天文与空间科学学院）
研究利用39个耀斑活跃区，通过按黑尔定律和乔伊定律划分象限，研究磁倾角与X级耀斑生产率关系。发现违反这两条定律的象限耀斑级别更高，全球或局部的异常磁倾角配置是主要耀斑活动关键指标。
2026-07-14 astro-ph.SR
The extremely strong non-neutralized electric currents of the unique solar active region NOAA 13664
本研究基于光球向量磁图分析了活动区NOAA 13664非中和电流的时空演化，发现其总无符号非中和电流和平均注入率为迄今观测最强，揭示了该区域极端磁复杂性与强烈耀斑活动的联系。
2024-09-27 astro-ph.SR
Electric-Current Neutralization, Magnetic Shear, and Eruptive Activity in Solar Active Regions
决定太阳活动区（AR）是否产生强烈耀斑和日冕物质抛射（CME）的物理条件尚未得到很好的理解。在这里，我们调查之间的关联电流中和，沿极性反转线（PILs）的磁剪切，并在四个AR喷发活动;两个新兴的和两个发达的。我们发现，CME产生的AR的特点是由一个强烈的非中和总电流，而在AR的总电流，没有产生CME几乎完全中和。这两组之间的PIL剪切的差异是不太明显，这表明电流中和的程度可能作为一个更好的代理评估的AR产生CME的能力。
2017-08-15 astro-ph.SR
Intermittency Spectra of the Magnetic Field in Solar Active Regions
本文介绍了太阳活动区磁结构的不对称性和多重分形性的研究结果。利用1997年1月至2006年12月在太阳盘中心观测到的214个不同耀斑生产率的AR的视线磁图。使用了以高分辨率模式运行的{ \it太阳和日光层观测台}（SOHO）上的迈克尔逊多普勒成像仪、大熊太阳观测台数字磁像仪和{ \it Hinode} SOT/SP仪器提供的数据。通过高阶结构函数和平坦度函数推导出阵发谱。平坦度函数指数是对平坦度的度量。我们发现，在约10微米以下的尺度的平坦度函数指数与耀斑生产力相关（相关系数为-0.63）。{ \it Hinode}数据表明，与MDI数据相比，不透明度范围向小尺度（2 μ m以下）扩展。多重分形的光谱，来自结构函数和平坦度函数，被发现是更广泛的AR的最高耀斑生产力相比，低耀斑生产力。高耀斑AR的磁结构由大量的单分形集合组成，并且这个集合比低耀斑AR的丰富得多。结果表明，光球磁场的多重分形结构与耀斑活动有关。在复杂和高耀斑的AR中观察到的强不稳定性暗示我们观察到增强的次光球动力学的光球印记。
2010-12-07 astro-ph.SR
Toward Improved Understanding of Magnetic Fields Participating in Solar Flares: Statistical Analysis of Magnetic Field within Flare Ribbons
剧烈的太阳耀斑和日冕物质抛射（CME）都是磁现象。然而，如何磁场重联在耀斑不同于非耀斑磁场仍然不清楚，由于缺乏研究的耀斑的磁性。在这里，我们提出了第一个统计研究的耀斑（突出的耀斑带）矢量磁场在光球。我们的系统的方法使我们能够描述太阳耀斑磁性的关键物理特性，包括分布的磁通量，磁剪切，垂直电流和净电流在耀斑与非耀斑部分的活动区域，并比较这些与耀斑/CME属性。我们的分析表明，虽然耀斑是由与AR大小成比例的物理性质引导的，如参与重联过程的磁通量总量和总电流（广泛的属性），日冕物质抛射是由平均属性，如部分AR磁通量，参与（强度特性），对极性反转线（PIL）处的剪切量或净电流的依赖性很小。我们发现，非中和电流是成比例的剪切量在PIL，提供直接的证据表明，净垂直电流形成的任何机制，可以产生沿PIL的磁剪切的结果。我们还发现，喷发事件往往有较小的PIL通量和较大的磁剪切比封闭事件。我们的分析为更现实的太阳和恒星耀斑模型提供了参考。该数据库可在线查阅，可用于今后对耀斑磁性的定量研究。
2021-11-11 astro-ph.SR
Magnetic Energy Spectra in Active Regions
利用1997年1月至2006年12月在日面中心观测到的217个不同耀斑速率活动区的视线磁图，研究了湍流区及其与耀斑产率的关系.使用了以高分辨率模式记录的来自{ \it SOHO}/MDI仪器的数据和来自BBSO磁力仪的数据。通过磁能谱和磁耗散谱对湍流区进行了探测。我们发现更陡峭的能谱AR的耀斑生产力更高。我们还报告，功率指数，$α$，能量谱，$E(k) \sim k^{-α}$，和总的光谱能量$W=\int E(k)dk$与耀斑指数，$A$，一个活跃的区域。的相关性被认为是强于耀斑指数和总无符号通量之间的关系。AR的耀斑指数可以基于$α$和$W$作为$A=10^b (αW)^c$的测量来估计，其中具有$b=-7.92 \pm 0.58$和$c=1.85 \pm 0.13$。我们发现，制度的充分发展的湍流发生在衰减的AR和新兴的AR（在非常早期的出现阶段）。发达的AR显示欠发达的湍流与强磁耗散在所有尺度上。
2010-07-21 astro-ph.SR
The coronal mass ejection productivity of solar active region 13664/8
Sun Yat-sen University（中山大学）；CAS center for Excellence in Comparative Planetology（中国科学院比较行星学卓越中心）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Institute of Deep Space Sciences, Deep Space Exploration Laboratory（深空科学研究所，深空探测实验室）
研究太阳活动区13664/8日冕物质抛射生产率高的原因，利用SDO/AIA和SDO/HMI观测分析其光球磁场等，发现快速复杂磁通量浮现增加区域复杂性，多个碰撞极性反转线提高了CME生产率，揭示高磁复杂性及剪切对高CME生产率的关键作用。
2026-07-20 astro-ph.SR
Degree of electric current neutralization and the activity in solar Active Regions
利用\textit{Helioseismic and Magnetic Imager}的时间序列矢量磁场观测资料，研究了20个太阳活动区（AR）的非中性电流与观测活动的关系。在给定磁极性下的净电流是直流电流（DC）和返回电流（RC）的代数和，并且比率$|DC/RC|$是净电流中和度（NCN）的量度。在新兴的AR中，这些电流的非中性随着磁通出现的开始而建立，在双极区域的分离运动期间松弛到中性。因此，一些新兴的AR是发生在更高级别的非中性时期的CME的源区。在出现后阶段的AR可以是CME生产力，提供他们有相互作用的两极地区的收敛和剪切运动。在这些情况下，净电流随着非中性的更高水平（$>1.3$）而演变。显然，在闪耀和安静AR中的$|DC/RC|$变化接近1。在所有AR样品中，手性电流密度的$|DC/RC|$高于垂直电流密度的$|DC/RC|$。由于非中和电流产生于剪切极性反转线附近，因此SPIL段的总长度和NCN程度的剖面彼此遵循正相关。我们发现，SPIL是本地化的小片段，而它是长期连续的CME生产的AR在扩口AR。这些观测结果表明CME和耀斑之间的分界线，其区别在于AR中反映在非中性电流中的磁剪切的全局或局部性质。
2019-04-04 astro-ph.SR
Testing and Improving a Set of Morphological Predictors of Flaring Activity
有效预测太阳耀斑依赖于量化太阳活动区爆发能力的参数。在文献中已经提出了几个这样的定量预测，推断主要是从光球磁图和/或白光观测。其中两个是伊辛能量和总水平磁场梯度之和。前者是从视线磁图发展而来的，而后者则利用太阳黑子探测和特征，以连续图像为基础。旨在包括这些参数的自动预测方案，我们测试它们的适用性定期光球磁场观测所提供的日震和磁成像仪（HMI）仪器板载太阳动力学天文台（SDO）。我们测试他们的效率作为预测的耀斑活动的一个有代表性的样本的活动区域，并调查可能的修改这些数量。伊辛能量似乎是一个有效的预测，如果它被修改来描述相互作用的磁分区或太阳黑子本影的效率甚至提高。水平磁场梯度的总和似乎比我们在本文中实现的伊辛能量的三个变化稍微更有希望。新的预测也比较了两个非常有前途的预测：有效连接的磁场强度和总的无符号非中和电流。我们的分析表明，形态预测的效率依赖于投影效果在一个非平凡的方式。所有四个新的预测被发现有用的列入自动耀斑预报设施，如耀斑可能性和区域喷发预测（FLARECAST），但他们的效用，除其他外，最终将确定的验证工作正在进行的框架内的FLARECAST项目。
2018-07-17 astro-ph.SR
On the non-Kolmogorov nature of flare-productive solar active regions
对2011年8月至2012年7月期间观测到的53个太阳活动区进行了磁功率谱分析。从日震和磁成像仪获得的磁场数据，反演为活动区补丁，被用来研究磁功率指数的演变，因为每个区域旋转横跨太阳盘。根据活动区产生的太阳耀斑的数量和大小对活动区进行分类，以研究耀斑产生率与磁功率指数的关系。窗口大小和惯性范围的选择在确定正确的磁功率指数中起着关键作用。磁功率指数的总体分布范围为$1.0-2.5$。耀斑平静区的峰值为1.6，而耀斑产生区的峰值为2.2。总体而言，耀斑活动区和耀斑平静区的功率指数分布直方图分离较好。只有12%的耀斑平静区的指数大于2，而90%的耀斑产生区的指数大于2。耀斑平静区表现出很高的时间变化（即指数在高值和低值之间波动），而耀斑生产区保持指数大于2数天。这表明了在耀斑预测研究中纳入活动区域的时间演变的重要性，并突出了空间天气应用的2-3天预测窗口的潜力。
2016-11-02 astro-ph.SR
Why Is the Great Solar Active Region 12192 Flare-Rich But CME-Poor?
2014年10月的太阳活动区12192是24年来最大的太阳黑子群。它是第24周期中最多产的耀斑，但令人惊讶的是，在其盘通过期间，核心区域没有产生日冕物质抛射（CME）。在这里，我们研究阻止喷发的磁场条件以及随之而来的后果。我们发现AR 12192是“大而温和”，其核心区域表现出较弱的非潜力，较强的覆盖领域，和较小的耀斑相关领域的变化相比，其他两个主要的耀斑CME生产的AR（11429和11158）。这些差异存在于密集型指数中（例如，手段）但通常不是广泛的手段（例如，总数）。AR 12192的大量磁自由能并没有转化为CME的生产力。这一出乎意料的现象表明，AR的爆发性受到背景场限制上的磁非势的某种相对度量的限制，并且与爆发性耀斑相比，受限耀斑可能会留下较弱的光球和日冕印记。
2015-05-05 astro-ph.SR
The Confined X-class Flares of Solar Active Region 2192
2014年10月观测到的异常大的NOAA活动区2192，在没有日冕物质抛射的情况下，其主要双带耀斑的生产力非常突出。在一个大的规模上，一个主要的南北向磁系统的拱廊场作为一个强大的，也是横向的，限制了一系列的大型双带耀斑起源于核心的活动区。耀斑带的大的初始分离，加上几乎没有增长的带分离，表明一个封闭的重联网站在日冕的高处。本文通过对10月22日发生的X1.6级局限性耀斑的详细分析，说明了该活动区的耀斑异常。我们提供了重复能量释放的证据，表明相同的磁场结构重复参与了磁重联。我们发现，大量的电子被加速到非热能，揭示了陡峭的幂律谱，但只有一小部分被加速到高能量。导出的电子中的总非热能（约为10^25 J）比X1类爆发耀斑中的能量高得多，相当于活动区日冕中过剩磁能的10%左右。
2015-02-18 astro-ph.SR
Distribution of Electric Currents in Solar Active Regions
关于太阳活动区中的电流是否被中和的问题一直存在着长期的争论。也就是说，连接活动区极性的主（或直接）日冕电流是否被总价值相等且方向相反的屏蔽（或返回）电流包围。关于这个问题，理论和观测都还没有完全定论，数值模拟，令人惊讶的是，几乎没有被用来解决it.In这里，我们量化的演变过程中形成的双极活动区考虑一个三维磁流体动力学模拟的出现的亚光球，电流中和磁通量绳进入太阳大气层的电流。我们发现，一个强大的偏离电流中和发展的同时发病的显着通量出现到电晕，伴随着大量的磁剪切沿活动区的极性反转线的发展。在该区域形成并且磁通出现停止之后，该区域中心的强磁场仅由直流电流连接，并且总直流电流比总返回电流大几倍。这些结果表明，活动区，日冕物质抛射和耀斑的主要来源，出生与大量的净电流，与最近的观察。此外，他们支持喷发模型，采用喷发前磁场包含这样的电流。
2014-01-13 astro-ph.SR
A Comparative Analysis of Machine-learning Models for Solar Flare Forecasting: Identifying High-performing Active Region Flare Indicators
太阳耀斑造成不利的空间天气，影响空间和地球技术。然而，由于缺乏任何独特的耀斑触发器或单一的物理路径，预测耀斑以及严重的空间天气的难度更大。研究表明，多种物理特性有助于活跃区域耀斑的潜力，使挑战更加复杂。机器学习（ML）的最新发展使高维数据的分析成为可能，从而导致越来越好的耀斑预测技术。然而，高性能耀斑预测的共识仍然难以捉摸。在迄今为止最全面的研究中，我们对四种流行的ML技术（k-最近邻，逻辑回归，随机森林分类器和支持向量机）进行了比较分析，通过训练这些从太阳动力学天文台（SDO）上的日震和磁成像仪（HMI）获得的磁性参数，以整个太阳周期24。我们证明了逻辑回归和支持向量机算法在预测活动区燃烧潜力方面表现非常好。逻辑回归算法返回$0.967 \pm 0.018$的最高真实技能分数，可能是任何严格参数研究所达到的最高分类性能。通过比较评估，我们确定了总电流螺旋度，总垂直电流密度，总无符号通量，R_VALUE和总绝对扭曲等磁性是表现最好的耀斑指标。我们还介绍和分析了两个新的性能指标，即严重和明确的空间天气指标。我们的分析限制了最成功的ML算法，并确定了对活跃区域耀斑生产力贡献最大的物理参数。
2022-11-02 astro-ph.SR
Reconciliation of Waiting Time Statistics of Solar Flares Observed in Hard X-Rays
本文利用ISEE-3/ICE、HXRBS/SMM、WATCH/GRANAT、BATSE/CGRO和RHESSI等探测器对硬X射线观测到的太阳耀斑的等待时间分布进行了研究。虽然不一致的结果和解释已公布较早，根据相对较小的范围（$< 2$十年）的等待时间，我们发现，所有观察到的分布，跨越60年的等待时间，（$Δt \approx 10^{-3}- 10^3$小时），可以与单个分布函数，$N(Δt) \propto λ_0 (1 + λ_0 Δt)^{-2}$，其在大等待时间（$Δt \approx 1-1000$小时）具有$p \approx 2.0$的幂律斜率，并且在短等待时间$Δt \lapprox Δt_0 = 1/λ_0$时停止。我们从WATCH、HXRBS、BATSE和RHESSI数据中发现了$Δt_0 = 1/λ_0 = 0.80\pm0.14$小时处的一致断点。等待时间的分布是不变的采样与不同的流量阈值，而平均等待时间的比例与检测到的事件，$Δt_0 \propto 1/n_{det}$的数量的倒数。该等待时间分布可以用非平稳泊松过程建模，其爆发率$λ=1/Δt$随$f(λ) \propto λ^{-1} \exp{-(λ/λ_0)}$变化。这种耀斑速率分布代表了具有高耀斑速率的短簇中的高度间歇性的耀斑生产力，其被具有非常低耀斑速率的静止间隔隔开。
2010-02-25 astro-ph.SR
Magnetic Properties of Solar Active Regions that Govern Large Solar Flares and Eruptions
太阳耀斑和日冕物质抛射（CME），特别是较大的日冕物质抛射（CME），都来自活动区（AR）。为了了解控制此类耀斑和喷发的磁性，我们系统地调查了2010年5月至2016年4月期间距盘中心45度范围内GOES水平>=M5.0的所有耀斑事件。这些标准导致从29个AR的51耀斑，我们分析了太阳动力学天文台获得的观测数据。在这29个太阳黑子中，80%以上的太阳黑子呈现出三角黑子，至少有3个太阳黑子违反了Hale的极性规则。耀斑持续时间与两个耀斑带之间的距离、带内的总磁通量以及带面积近似成比例。从我们的研究中，一个参数，清楚地确定一个给定的耀斑事件是否是CME爆发或不是由太阳黑子面积归一化的带状面积，这可能表明，耀斑区域和整个AR之间的结构关系控制CME生产力。AR表征表明，即使X级事件不需要三角洲太阳黑子或强场，高梯度极性反转线。对历史观测数据的研究表明，最大的太阳AR（磁通量为2 × 10^23 Mx）可能会产生能量为10^34 erg的“超级耀斑”。耀斑持续时间和磁场能量之间的比例关系与恒星耀斑观测结果一致，表明太阳耀斑和恒星耀斑具有共同的物理背景。
2016-11-15 astro-ph.SR
A Comparative Study of the Eruptive and Non-Eruptive Flares Produced by the Largest Active Region of Solar Cycle 24
研究了太阳活动区NOAA 12192的形态和磁场特征. AR 12192是第24太阳活动周中最大的区域，它经历了显著的增长，并在其盘通过过程中产生了6个X级耀斑，22个M级耀斑和53个C级耀斑。然而，这个AR最奇特的事实是，尽管它产生了几个X级耀斑，但它只与一个CME有关。本文对AR 12192产生的爆发性耀斑和非爆发性耀斑进行了比较研究。我们发现，水平磁场和洛伦兹力的突变和永久性变化的幅度显着较小的情况下的局限耀斑相比，爆发。我们介绍了AR 12192在其盘通过期间的区域演化。我们发现耀斑相关的形态变化是较弱的封闭耀斑，而爆发耀斑表现出快速和永久的半影区消失后远离磁中性线。此外，从外推的非线性无力磁场，我们研究了上覆日冕磁环境的喷发和非喷发区的AR。我们发现，临界衰减指数的发病环面不稳定性是在一个较低的高度超过爆发耀斑区域，比非爆发核心区。这些结果表明，上覆磁场强度梯度的衰减速率可能对决定AR的CME产能起决定性作用。此外，耀斑相关的磁特性的变化幅度被发现与太阳爆发的性质有很好的相关性。
2018-01-01 astro-ph.SR
Properties of Flare-Imminent versus Flare-Quiet Active Regions from the Chromosphere through the Corona II: NonParametric Discriminant Analysis Results from the NWRA Classification Infrastructure (NCI)
使用来自太阳动力学观测台/大气成像组件、AIA活动区补丁数据库（“AARP”，论文I：Dissauer等人，2022年）的活动区目标时间序列图像的大样本来研究描述日冕、过渡区和色球发射的参数是否可以区分即将产生太阳耀斑的区域和不会产生的区域。基于直接和运行差异图像的矩分析的参数化提供了非参数判别分析的物理可解释的结果。在包括24小时和6小时有效期在内的四个事件定义中，160个基于图像的参数捕获了大气的一般状态，快速亮度变化和长期强度演变。我们发现顶级Brier技能评分在0.07--0.33范围内，真实技能统计在0.68--0.82范围内（均取决于事件定义），而接收器操作特征技能评分高于0.8。总发射可以执行显着，可以急剧增加或减少的亮度，虽然平均亮度的措施不，证明了众所周知的活动区的大小/耀斑生产力的关系。一旦一个区域产生耀斑，活跃区域的日冕等离子体似乎保持高温。94 AA滤波器数据提供了具有鉴别能力的最多参数，表明其受益于对多个物理状态进行采样。特别是，使用运行差异图像的高阶矩进行分类的成功表明，耀斑即将发生的区域倾向于显示短暂的小规模增亮事件。描述日冕演化的参数可以提供耀斑临期的指标，但与“静态”参数相比没有优先权。最后，所有参数和NPDA导出的概率可供社区进行进一步研究。
2022-12-21 astro-ph.SR
Magnetic helicity and energy budget around large confined and eruptive solar flares
我们调查了十个太阳AR的日冕磁能和螺旋度预算，在大耀斑的时间。特别是，我们感兴趣的是导出量与AR产生的特定类型耀斑的可能关系，即，无论它们是与日冕物质抛射有关还是被限制了。使用优化方法，我们采用时间序列的三维非线性无力磁场模型的10 AR，涵盖了几个小时左右的时间跨度发生的大太阳耀斑（GOES类M1.0及以上）。随后，我们使用有限体积法计算与模型3D冠状磁场相关的3D磁矢量势。这使我们能够相应地计算日冕磁能和螺旋度预算，以及相关的（密集的）量，如自由磁能的相对贡献，$E_{\mathrm{F}}/{E}$（能量比），非潜在（载流）螺旋度的分数，$|H_{\mathrm{J}}|/|{H_{V}}|$（螺旋度比），和归一化的载流螺旋度，$|H_{\mathrm{J}}|/{ϕ^{\prime}}^{2}$。产生耀斑的AR的总能量和螺旋度收支（广泛参数）涵盖了广泛的量级范围，与单个AR的爆发潜力没有明显的关系，即，无论日冕物质抛射是否与耀斑有关。然而，对于产生日冕物质抛射相关的大耀斑的AR，与产生局限耀斑的AR相比，密集喷发率代理$E_{\mathrm{F}}/{E}$、$|H_{\mathrm{J}}|/|{H_{V}}|$和$|H_{\mathrm{J}}|/{ϕ^{\prime}}^{2}$似乎明显不同。对于我们样本中的大多数AR，我们能够识别出特征性的耀斑前强度，这与随后的CM…
2021-06-16 astro-ph.SR
Characterizing Temperatures of Flares on the M Dwarf Wolf 359 from Simultaneous Multiband Optical Observations
本研究通过同时多波段观测M矮星Wolf 359的耀斑，发现其平均温度约5500 K，低于典型值，并建立了温度-能量幂律关系，表明耀斑对宜居带光合有效辐射贡献不足。
2025-09-25 astro-ph.SR
The Relationship between the Kinematics of Coronal Mass Ejections and the Brightness of the Corona
本文利用LASCO CBI数据分析1996—2022年日面边缘M/X级耀斑，发现2.4—6.2太阳半径处上覆日冕亮度越高，高速CME发生概率越低，并解释AR 12192的低CME产率。
2025-05-15 astro-ph.SR
A Statistical Study on Photospheric Magnetic Nonpotentiality of Active Regions and Its Relationship with Flares during Solar Cycles 22-23
本文对太阳活动区光球磁非势及其与耀斑的关系进行了统计研究。选取1988-2008年怀柔太阳观测站太阳磁场望远镜观测到的1106个活动区的2173幅光球矢量磁图，涵盖了第22、23太阳活动周的大部分时间。计算了平均平面磁场剪切角（\bar{Δϕ}）、平均矢量磁场剪切角（\bar{Δψ}）、平均绝对垂直电流密度（\bar{|J_{z}|}）、平均绝对电流螺旋度密度（\bar{|h_{c}|}）、绝对扭转参数（|α_{av}|）、平均自由磁能密度（\bar{ρ_{free}}）、纵向磁场有效距离（d_{E}）和修正有效距离（d_{Em}）。参数\bar{|h_{c}|}、\bar{ρ_{free}}和d_{Em}与太阳活动周期的演化有较高的相关性。这三个参数与年平均太阳黑子数的Pearson线性相关系数均大于0.59。参数\bar{Δϕ}、\bar{Δψ}、\bar{|J_{z}|}、|α_{av}|和d_{E}与太阳活动周的相关性较弱，但活动区的非潜在性和复杂性在活动极大期比活动极小期大.这8个参数均与活动区的耀斑生产率呈正相关，不同非势参数的组合可有效预测活动区的耀斑发生概率。
2012-06-10 astro-ph.SR
Probing Subsurface Flows in Active Region NOAA 12192 - Comparison with NOAA 10486
活动区12192是迄今为止在第24太阳活动周观测到的最大活动区。这是一个长寿的AR，存活了四个卡林顿旋转（CR），并表现出一些不寻常的现象。我们测量的水平地下流动在这个活跃的区域在多个旋转使用的环形图技术的本地日震和全球振荡网络组（龚+）多普勒，并调查如何不同的是在AR 12192从AR 10486的等离子体流。这两个地区都产生了几个高M级和X级耀斑，但有不同的CME生产力。我们的分析表明，这些AR具有异常大的水平流振幅，方向明显不同。虽然AR 12192中的赤道气流是向极的，支持通量输送到两极，但AR 10486中的赤道气流是向赤道的。此外，在X3.1耀斑期间，AR 12192中浅层的纬向气流的估计值突然增加，然而，在AR 10486中，X17.2耀斑使其反向。这些流动模式在AR 10486中产生了强烈的水平速度扭曲，并在整个磁盘通道中持续存在，而AR 12192则只在X3.1耀斑爆发后才产生扭曲，并很快消失。我们的研究表明，太阳黑子的旋转结合重组的磁场在AR 10486是不足以减少流的能量，即使在几个大耀斑，可能触发了CME。此外，在AR 12192中没有太阳黑子旋转的情况下，这种磁场的重组对X3.1耀斑后流动能量的大量释放做出了重大贡献。
2017-10-05 astro-ph.SR
Temporal Evolution of the Magnetic Topology of the NOAA Active Region 11158
利用三维重建的日冕磁场，研究了活动区11158的磁拓扑结构随时间的演化。将\nlfff \外推法应用于在5天内使用\sdo\（SDO）机载\hmi \（HMI）获得的12分钟节奏数据。通过计算体积中的挤压度因子Q，导出的准分界线层（QSL）表明，该AR具有整体拓扑结构，由磁四极杆引起，包括在耀斑时间尺度（$\sim 1-2$小时）相对稳定的双曲通量管（HFT）配置。一个强的QSL，这对应于一些高度剪切弧，可能与形成的磁通绳，是突出的M6.6和X2.2耀斑之前，分别。这些事实表明，AR 11158的强QSL与其高耀斑生产力之间有着密切的关系。此外，通过对拓扑结构的仔细观察，我们发现了一个小尺度的HFT，它在X2.2耀斑之前的上述QSL之上具有逆泪滴结构。这表明在这个地方存在磁通量绳。尽管全球配置（HFT）是公认的，在这个AR，事实证明，大规模的HFT只发挥了次要作用，在喷发。在最后，我们驳回了触发器的基础上突破模型，并强调了核心作用的磁通绳在相关的喷发。
2014-04-20 astro-ph.SR
Testing predictors of eruptivity using parametric flux emergence simulations
太阳耀斑和日冕物质抛射（CME）是太阳系中能量最大的事件之一，对近地环境产生影响。耀斑的生产力是经验已知的活动区域的大小和复杂性相关。近年来，根据活动区的磁场数据，对几个指标进行了测试，以预测耀斑。这些指标或它们的组合都没有显示出明确的喷发或耀斑标准。此外，数值模拟几乎没有用于测试这些参数的可预测性。在这种情况下，我们使用三维参数MHD数值模拟的自洽形成的磁通出现的扭曲磁通管，诱导形成稳定和不稳定的磁通量绳的Leake（2013，2014）。我们使用这些数值模拟来研究在各种磁标量参数中可观察到的喷发特征，并提供数据分析处理的亮点。时间序列的2D photospheric-like magnetograms的参数模拟的稳定和不稳定的磁通出现，计算约100个不同的指标。该清单包括以前用于业务预报的参数、首次使用的物理参数以及专门为此目的开发的新数量。我们的研究结果表明，只有测量与磁反转线特性相关的活动区总非势的参数，如Falconer参数$L_{ss}$、$WL_{ss}$、$L_{sg}$和$WL_{sg}$，以及新的电流积分参数$WL_{sc}$和长度参数$L_{sc}$，才能显著区分模型的喷发情况和非喷发情况，这可能表明它们是有希望的耀斑和喷发预测者。
2017-06-15 astro-ph.SR
Time path of turbulence and multi-fractality of magnetic field in the evolution of an active region
基于 SDO/HMI 磁图，研究活动区 NOAA 13354 光球层湍流与多重分形性的时间演化，发现其变化不跟随单个耀斑，而对应活动区磁形态复杂度与耀斑产生率，表明光球层在自组织临界性意义上独立于日冕演化。
2025-06-03 astro-ph.SR
Solar Flare Index Prediction Using SDO/HMI Vector Magnetic Data Products with Statistical and Machine Learning Methods
太阳耀斑，特别是M级和X级耀斑，经常与日冕物质抛射（CME）有关。它们是空间天气效应的最重要来源，可严重影响近地环境。因此，有必要预测耀斑（特别是M级和X级耀斑），以减轻其破坏性和危险性的后果。在这里，我们介绍了几种统计和机器学习方法来预测AR的耀斑指数（FI），该指数通过考虑特定时间间隔内不同类别耀斑的数量来量化AR的耀斑生产力。具体来说，我们的样本包括2010年5月至2017年12月期间出现在太阳盘面上的563个AR。太阳动力学天文台（SDO）上的日震和磁成像仪（HMI）的空间气象HMI活动区补丁（SHARP）提供的25个磁参数，通过代理表征储存在AR中的日冕磁能，并用作预测因子。我们研究了这些SHARP参数和AR的FI之间的关系，使用机器学习算法（样条回归）和resception方法（用于高斯噪声回归的合成少数过采样技术，简称SMOGN）。基于建立的关系，我们能够预测未来1天内给定AR的FI值。与其他4种流行的机器学习算法相比，我们的方法提高了FI预测的准确性，特别是对于大FI。此外，我们排序的SHARP参数的重要性Borda计数方法计算的排名，由9种不同的机器学习方法呈现。
2022-12-01 astro-ph.SR stat.ML
Time-dependent Stochastic Modeling of Solar Active Region Energy
基于随机跳跃跃迁模型，提出了一个随时间变化的太阳活动区能量模型（Wheatland and Glukhov 1998; Wheatland 2008; Wheatland 2009）。模型活动区的磁自由能随时间变化，这是由于规定的（确定性的）能量输入率和规定的（随机的）耀斑能量向下跳跃。该模型已被证明重现观测到的耀斑统计，为特定的时间无关的选择的能量输入和耀斑过渡率。然而，许多太阳活动区在耀斑产生方面表现出时间变化，如NOAA活动区AR 11029（Wheatland 2010）所示。在这种情况下，需要时间依赖模型。时间变化被纳入两种情况下：1。耀斑跳跃速率的阶跃变化;以及2.系统能量供应速率的阶跃变化。分析参数描述的定性行为的系统在这两种情况下。在每种情况下，系统通过在分析估计的弛豫时间内转移到新的稳态来进行调整。新模型保留了类似耀斑的事件统计。在每种情况下，频率能量分布是一个幂律耀斑能量小于时间依赖的翻转设置的最大能量系统可能在给定的时间达到。对于情况1，该模型表现出双指数等待时间分布，对应于在两个间隔期间（之前和之后的阶跃变化），如果系统的平均能量是大的，在一个恒定的平均速率燃烧。对于情况2，等待时间分布是简单的指数分布，同样假设系统的平均能量很大。案例1的蒙特卡罗模拟证实了解析估计。模拟结果为活动区AR 11029观测到的耀斑统计提供了一个定性模型。
2010-08-03 astro-ph.SR stat.AP
Interactions of twisted $Ω$-loops in a model solar convection zone
本研究旨在探讨磁场浓度在上升过程中通过对流层产生复杂活动区的能力，即强相互作用。要做到这一点，我们进行数值模拟的浮力磁结构的演变和相互作用的模型太阳对流区。我们首先产生一个旋转对流的三维模型，然后引入理想化的磁结构接近底部的计算域。这些结构具有一定程度的磁力线扭曲，并且它们在经度上的特定延伸上具有浮力。由此产生的扭曲的$Ω$ -环，从而将发展内的球形对流壳层拥有大规模的平均流量。我们目前的结果，两个这样的循环与各种初始参数（主要是浮力和扭曲）和新兴的磁场的复杂性之间的相互作用。在协议的分析预测，我们发现，如果环被引入相反的手性和相同的轴向场方向或相同的手性，但相反的轴向场，他们对彼此反弹。然后，新兴区域由两个分离的双极结构构成。相反，如果线圈被引入具有相同方向的轴向和外围磁场，并且如果足够接近，则它们在上升时合并。这种更有趣的情况下产生复杂的磁结构，具有高度的非中和电流，特别是当对流运动对磁场起重要作用时。这表明这些相互作用可能是产生爆发事件（如耀斑或CME）的良好候选者。
2018-03-13 astro-ph.SR
Peculiarities of the Dynamics of Solar NOAA Active Region 12673
利用太阳动力学天文台的日震和磁成像仪于2017年8月31日至9月8日获得的观测数据定性研究了活动区（AR）12673的动力学。这一AR以其复杂的结构和额外的耀斑生产力而引人注目。这一AR中的太阳黑子群包括：（1）一个古老的、发育良好的、高度稳定的、连贯的太阳黑子，它也在两个太阳旋转之前被观测到;（2）一个快速发展的本影和半影碎片簇。星团（2）形成了两条细长的弧形黑子链，围绕着主黑子（1），两条磁性元素链在空间上与弧重合。AR分量（1）和（2）是相对运动的，簇（2）超过点（1），它们的相对速度在数量级上与近地表剪切层或缓斜层上的速度跳变一致。主斑周围特征的运动模式与圆形物体周围的流体流动模式惊人地相似。这表明，斑点（1）是动态耦合的表面层，而集群（2）发展在对流区的深层。团簇（2）中的磁通量出现似乎与类似于滚动对流的流体运动有关。分量（1）和分量（2）的相互接近在黑子的本影中产生了光桥，桥两侧的磁场具有相同的符号。
2019-06-26 astro-ph.SR
A new method to quantify and reduce projection error in whole-solar-active-region parameters measured from vector magnetograms
投影误差限制了远离盘中心的活动区矢量磁图的使用。在这封信中，为AR观察到60 o从磁盘中心，我们展示了一种方法来测量和减少的任何整体AR参数的幅度的投影误差，从一个矢量磁图，已被deprojected到磁盘中心。该方法假定从大量AR的盘通道测量的参数的绝对值的平均值的中心到边缘的曲线，并归一化到中央子午线处的每个AR的参数的绝对值，给出距盘中心的每个径向距离处的平均分数投影误差。为了演示该方法，我们使用了一个大的大通量AR的大集合，并将该方法应用到一个全AR参数，这是最简单的测量：全AR磁通量。我们测量了30，845个SDO/HMI矢量磁图，覆盖了272个大通量AR的磁盘通道，每个AR的全AR通量>1022 Mx。我们从切比雪夫拟合到30，845个归一化测量值的径向距离图中获得了测量的全AR通量中平均投影误差的中心到肢体径向距离运行。通过将测量的通量乘以由拟合给出的校正因子，去除在给定径向距离处的AR的测量的全AR通量中的平均投影误差。这种修正对于研究AR的演化和提高AR的主要耀斑/CME生产力的预测精度都是很重要的。
2016-12-06 astro-ph.SR
Image patch analysis of sunspots and active regions. I. Intrinsic dimension and correlation analysis
University of Michigan（密歇根大学）
活动区的耀斑生产率与其空间复杂性有关。威尔逊山或麦金托什太阳黑子分类测量这种复杂性，但以分类的方式，因此可能不会使用所有的信息在观测。此外，这样的分类方案阻碍了对活动区域演化的系统研究。我们提出了一个活动区域的复杂性，并将它们与威尔逊山分类细尺度定量描述符。我们分析了连续谱和磁图数据的局部相关结构，以及连续谱和磁图数据之间的互相关。我们计算的内在尺寸，偏相关，典型相关分析（CCA）的连续和磁图活动区的图像补丁从SOHO-MDI仪器。我们使用来自连续体的太阳黑子的掩模以及来自磁图的磁活动区的较大掩模来分别分析活动区的核心部分及其周围部分。我们发现的复杂性之间的关系的一个活跃的区域，测量威尔逊山和其图像补丁的内在尺寸。偏相关模式表现出近似三阶马尔可夫结构。CCA揭示了不同的模式之间的相关性连续和磁记录内的太阳黑子和太阳黑子周围的地区。这些结果也铺平了道路，基于补丁的字典学习，以期自动聚类的活动区域。
2015-12-14 astro-ph.SR cs.CV
