A Bayesian Approach to Forecasting Solar Cycles Using a Fokker-Planck Equation
提出了一种太阳活动周的贝叶斯预报方法。该方法结合了福克-普朗克对太阳黑子数量短时间尺度（每日）波动的描述（\citeauthor{NobleEtAl2011}，2011年，\apj{} \textbf{732}，5）和来自其他来源的信息，如前兆和/或发电机模型。该预测被示出为应用于两个历史周期（周期19和20），然后应用于当前太阳周期（周期24）。新方法允许预测分位数，即太阳黑子数量在给定的未来时间落在大或小范围之外的概率。它还允许蒙特卡罗模拟来确定预期的大小和时间的峰值每日太阳黑子数，以及平滑太阳黑子数的一个周期。这些模拟显示了每日太阳黑子数量的巨大变化如何决定了对一个周期的平滑最大值的任何预测的实际可靠性。对于第24个太阳活动周期，我们预测最大日太阳黑子数为$166\pm 24$，发生在2013年3月，平滑太阳黑子数的最大值为$66\pm5$，表明太阳活动周期非常小。
2011-11-14 astro-ph.SR physics.data-an
Predictions for solar flares activity in solar cycle 25
对单个太阳活动周期演变的预测是一个发展中的领域，甚至在未来几年内都面临着预测分歧。特别是对于太阳耀斑，长期建模几乎是缺乏的，即使在粗略的条款。本文用太阳耀斑活动对第25太阳活动周的演变作了预报。它是从现有的现象学模型的基础上耦合的内部太阳组件和行星组件。除了有能力的时间分辨率外，预测的特点是既将模型与其他空间气候预测区分开来，又使其具有可证伪性。
2020-07-29 astro-ph.SR
Algebraic Quantification of the Contribution of Active Regions to the Sun's Dipole Moment: Applications to Century-scale Polar Field Estimates and Solar Cycle Forecasting
本研究利用百年太阳观测数据验证了代数量化方法估算太阳活动极小期偶极矩的有效性，佐证了Babcock-Leighton机制的核心作用，并基于该方法预测第25太阳活动周为中等偏弱周期。
2024-05-07 astro-ph.SR
Timing Terminators: Forecasting Sunspot Cycle 25 Onset
最近的研究表明存在一种新型的太阳事件，即“终结者”。“与太阳的标志性事件，耀斑和日冕物质抛射不同，终结者最有可能起源于太阳内部，在或靠近速跃层。终结者标志着太阳赤道磁活动周期的结束和中纬度太阳黑子周期的开始。观测表明，这些事件之间的时间差非常短，在太阳黑子周期的背景下，小于太阳旋转。作为太阳活动周期的（决定性的）开始和结束点，终结者的精确时间应该允许对我们恒星大气的气象学进行新的调查。在这封信中，我们使用信号处理的标准方法，希尔伯特变换，以确定一个数学上强大的签名终止太阳黑子的记录和辐射代理。使用太阳黑子数和F10.7太阳射电通量时间序列的希尔伯特相位的线性外推，我们可以实现比以前的估计所允许的更高的保真度的历史终结者定时。此外，这种方法提供了一个独特的机会，通过分析太阳黑子数据，预测下一个终结者将在2020年5月（$+4$，$-1.5$月）发生，并触发太阳黑子周期25的增长。
2020-01-15 astro-ph.SR
Neural Network Forecast of the Sunspot Butterfly Diagram
使用神经网络作为一种预测方法，我们试图证明，太阳黑子的时间序列的预测可以扩展到时空的情况下。我们采用这种机器学习方法来预测不仅在时间上，而且在空间（在这种情况下是纬度）上的时空数据集，代表太阳黑子图延伸到总共142年。分析表明，这种方法似乎能够重建时空序列的整体质量方面，即太阳黑子的纬度和时间模式的整体形状和幅度。据我们所知，这是第一次使用神经网络来预测太阳黑子蝶形图，尽管结果在定量预测方面受到限制，但它指出了使用完整时空序列而不仅仅是时间序列的方法。此外，我们使用该方法来预测即将到来的第25周期最大太阳黑子数将在$R_{25}=57 \pm 17$左右。这意味着一个非常弱的周期，这将是有记录以来最弱的周期。
2019-03-07 astro-ph.SR
Effects of Observational Data Shortage on Accuracy of Global Solar Activity Forecast
建立可靠的太阳活动预测是一个长期存在的问题，需要准确描述过去和当前的全球动态。然而，对磁场和地下水流的天气观测是最近才出现的。本文研究了短观测资料序列对太阳周预报精度的影响。这种分析是使用每年的太阳黑子数量的时间序列应用到帕克-Kleeorin-Ruzmaikin发电机模型，并采用Enklamp-Kalman滤波（EnKF）数据同化方法。周期预测精度的测试是通过依次缩短用于预测目标周期的观测数据系列，并根据指定的标准评估预测精度来对最后六个周期（从太阳活动周期19到24）进行的。根据分析，可以使用相对较短的太阳黑子数量时间序列进行可靠的活动预测。它表明，即使是两个周期的可用观测，我们也可以获得合理的预测。
2020-09-21 astro-ph.SR nlin.CD
Solar activity simulation and forecast with a flux-transport dynamo
我们提出了一个扩散主导的平均场轴对称发电机模型在再现历史太阳活动和预测太阳活动周25的评估。以前的研究指出，太阳的极地磁场是预测太阳活动的重要指标。由于观测数据记录减少，仅从1976年开始，使用这一替代物的扩展研究受到阻碍。然而，人们认识到需要一个太阳能发电机模型，在各种活动情况下进行充分的验证，以提高理论标准。本研究旨在探索利用日震学数据和重建的太阳极地磁场，以促进发展可靠的太阳活动预报。该研究是基于观测推断的差异旋转形态，以及通过半球太阳黑子面积记录使用人工神经网络方法观测和重建的极场。结果表明，一致的再现历史太阳活动的趋势与增强的结果，通过引入一个前兆上升时间系数。预测弱太阳周期25，其具有相对于当前周期24的缓慢上升时间和最大活动$-14.4 \%$（$\pm 19.5\%$）。
2018-06-28 astro-ph.SR
Causal Analysis of Influence of the Solar Cycle and Latitudinal Solar-Wind Structure on Corotation Forecasts
研究太阳风的状况对于预测空间天气对地球的影响至关重要。假设太阳风的结构在时间上是恒定的，并与太阳同步旋转，太阳风和空间天气预报就可以相当有效地进行。这种共转预报已通过STEREO和近地航天器几十年的观测得到了很好的研究。预测精度取决于震源和航天器之间的纬度间隔（或偏移量$Δθ$）、预测前置时间（$Δt$）和通过太阳黑子数（SSN）确定的太阳周期。然而，将不确定性因素考虑在内的精确依赖性是来自这些因素中的每一个的影响的混合。对于高精度的预测，重要的是要了解是什么驱动了预测的准确性及其不确定性。在这里，我们提出了一个因果推理方法的基础上，信息理论的措施，做到这一点。我们的框架不仅可以计算预测平均绝对误差（MAE）对SSN，$Δt$和$Δt$的直接（线性和非线性）依赖关系，而且还可以计算这些单独的变量如何组合以增强或减少MAE。我们提供了一个初步的评估，这在未来的数据同化的潜力。
2023-01-27 astro-ph.SR physics.data-an physics.space-ph
Solar cycle prediction
回顾了太阳活动周期的预测方法及其性能，包括对第25周的早期预测。审查的重点是那些方面的太阳周期预测问题，发电机理论的影响。审查的范围进一步限于预测不迟于给定周期开始后即将到来的太阳活动极大期的振幅（以及可选的历元）的问题。在过去几个太阳活动周期的总体表现中，前兆方法显然优于外推法。在过去的几个太阳活动周期中，有一种方法一直在正确的范围内产生预测，这就是极场前兆。然而，一些外推方法可能仍值得进一步研究。以模型为基础的预测正迅速发挥作用，尽管没有长期的证明记录，但社区对他们的预测越来越有信心。
2020-03-04 astro-ph.SR
Investigating Performance Trends of Simulated Real-time Solar Flare Predictions: The Impacts of Training Windows, Data Volumes, and the Solar Cycle
本研究利用GSU的SWAN-SF基准数据集，模拟运行环境下的机器学习耀斑预测，发现20个月训练窗口下各窗口类型性能相当，且误报率与太阳X射线背景通量正相关，表明太阳活动周期影响显著。
2024-02-07 astro-ph.SR
Do the planets cause the sunspot cycles?
本研究使用离散卡方方法（DCM）分析太阳黑子数据，发现其具有平稳、多周期和确定性的特征，并将检测到的周期信号与行星轨道周期相联系，提出行星可能引发太阳黑子周期的假设。
2025-08-13 astro-ph.SR
Forecasting the Maxima of Solar Cycle 24 with Coronal Fe XIV Emission
极冠双辉的“冲向两极”及其相关的日冕发射的开始是太阳活动极大期的预兆。Altrock（Solar Phys. 216，343，2003）指出，在第21至23周的极大值之前，在美国国家太阳天文台萨克拉门托峰的Fe XIV日冕中，在1.15 Ro处可以很好地观察到“Rush”。数据显示，这些周期中的太阳活动极大期发生在拉什中心线达到76 ± 2°的临界纬度时。此外，在前三个太阳活动周期中，当每天最高数量的Fe XIV发射特征（平均365天，两个半球）首次到达纬度20 +- 1.7°时，太阳活动最大。周期24显示了一个间歇性的拉什，只有在北半球明确定义。2009年，北部的初始坡度为4.6°/年，而前几个周期的平均坡度为9.4 +- 1.7 °/年。一个早期的适合拉什将达到76°在2014.6。然而，在2010年，斜率增加到7.5°/年（前三个周期没有增加）。将该速率扩展到76 +-2 °表明，北半球的太阳活动极大期已经发生在2011.6 +-0.3。在南半球，如果存在的话，向两极的冲刺是非常不明确的。几个最大值的线性拟合将在2014.2年达到南部的76°。1999年，在北纬70度附近出现了持续的Fe XIV日冕辐射，称为“扩展太阳活动周”，并开始以比前两个太阳活动周慢40%的速度向赤道迁移。然而，在2009年和2010年出现了加速。目前，北半球21°和南半球24°的发射特征数量最多。这表…
2013-02-20 astro-ph.SR
Overlapping Magnetic Activity Cycles and the Sunspot Number: Forecasting Sunspot Cycle 25 Amplitude
在大约11年的时间里，太阳盘面上的斑点数量出现了明显的变化。从现代观测天文学的黎明开始，太阳黑子就对理解提出了挑战--175年前首次注意到的太阳黑子数量的准周期性变化，至今仍激发着全社会的兴趣。大量技术能够解释太阳黑子“周期”的时间地标、（几何）形状和振幅，但提前准确预测这些特征仍然难以捉摸。最近的观测研究表明，太阳的22年（黑尔）磁周期与太阳黑子周期标志和模式的产生之间存在关系，但与太阳黑子周期的振幅无关。使用（离散）希尔伯特变换超过270年的（每月）太阳黑子数，我们鲁棒地识别所谓的“终止”事件，标志着前11年太阳黑子周期的结束，本周期的增强/加速，以及22年的磁活动周期的结束。使用这些，我们提取的时间间隔的终结者和太阳黑子周期的大小之间的关系。考虑到这种关系以及我们对2020年终结者事件的预测，我们推断太阳黑子周期25可能具有自记录开始以来的前几名。这一结果将与太阳黑子周期25星等的社区共识估计形成鲜明对比。
2020-10-13 astro-ph.SR physics.ao-ph physics.space-ph
Solar Cycle Prediction
太阳周期预测方法及其性能的审查，包括周期24的预测和重点方面的太阳周期预测问题，有发电机理论的影响。审查的范围进一步限于预测不迟于给定周期开始后即将到来的太阳活动极大期的振幅（以及可选的历元）的问题。预测方法主要分为三大类。前兆方法依赖于特定时间的太阳活动或磁性的某些测量值来预测下一个太阳活动极大期的幅度。他们隐含的假设是，每个编号的太阳活动周期本身是一个一致的单位，而太阳活动似乎是由一系列相互关联程度低得多的独立周期组成的。相反，外推法的前提是，产生太阳黑子数量记录的物理过程在统计上是均匀的，即，其变化背后的数学规律在任何时间点都是相同的，因此它适合于用时间序列方法进行分析和预测。最后，基于模型的预测不是仅仅分析观测数据，而是使用物理上（或多或少）一致的发电机模型来预测太阳活动。就其总体性能而言，前体方法显然优于外推法。然而，一些外推方法可能仍值得进一步研究。基于模型的预测还没有机会证明他们的技能。在过去的几个太阳活动周期中，有一种方法一直在正确的范围内做出预测，那就是K。Schatten等人，其方法主要基于极场前兆。初期的第24个周期可能标志着现代极大期的结束，太阳将转向活动不那么强烈的状态。
2011-01-05 astro-ph.SR
Sunspot number second differences as a precursor of the following 11-year sunspot cycle
预测太阳黑子周期的强度对于许多空间天气应用都非常重要。我们以前的研究表明，在当前11年太阳黑子周期的下降阶段，太阳黑子数量的变化对于预测下一个周期的强度非常重要，因为当前周期的最小值已经被观测到。在这项研究中，我们继续这种方法，并表明，我们可以消除必须知道当前周期的最小时期的限制，并且我们已经可以在当前周期的下降阶段的早期阶段提供以下周期强度的预测。我们介绍了一种方法来可靠地计算太阳黑子数秒差（SNSD），以量化太阳黑子活动的短期变化。我们证明了一个稳定的关系，在一个给定的周期的下降阶段的早期阶段的SNSD动力学和以下太阳黑子周期的强度。这一发现可能会对工作中的潜在发电机产生物理影响。从这种关系，一个相关的指标，区分是否下一个周期将更强或更弱相比，当前的一个。我们证明，在达到周期最大值后的24-31个月内，可以以高概率（0.96）决定下一个周期是更弱还是更强。我们预测太阳黑子周期25将比当前的周期24弱。
2017-12-15 astro-ph.SR
Probabilistic solar flare forecasting using historical magnetogram data
Southwest Research Institute（西南研究院）
本研究首次利用跨多个太阳活动周的历史磁图数据，结合CNN和逻辑回归的集成方法，实现未来24小时M级及以上耀斑的校准概率预报，发现历史数据提升预报技巧，且耀斑历史比图像特征更具预测力。
2023-08-29 astro-ph.SR cs.LG physics.space-ph
Fine-grained Solar Flare Forecasting Based on the Hybrid Convolutional Neural Networks
提高太阳耀斑的预报性能是太阳物理研究领域的一个热点。近年来，深度学习被认为是执行太阳耀斑预测的一种有前途的方法。我们首先使用生成对抗网络（GAN）技术来增强样本数据，以平衡具有不同耀斑类别的样本。然后，我们提出了一个混合卷积神经网络（CNN）模型M预测耀斑爆发的太阳活动周期。在此基础上，进一步研究了上升相和下降相对耀斑预报的影响。两个CNN模型，即，Mrp和Mdp分别用于预测第24周太阳活动上升期和下降期的太阳耀斑爆发。一系列的测试结果证明：1）样本平衡对CNN模型的稳定性至关重要。GAN生成的增广数据有效地提高了预测模型的稳定性。2)利用太阳动力学观测站（SDO）的视线（LOS）磁图对C级、M级和X级耀斑进行预报，M的TSS平均值分别为0.646、0.653和0.762，比以往的研究提高了20.1%、22.3%和38.0%。3)在太阳活动周期的上升和下降阶段分别建立耀斑预报模型是有价值的。与M模型相比，Mrp模型对无耀斑、C级、M级和X级耀斑的TSS评分均值分别提高了5.9%、9.4%、17.9%和13.1%，Mdp模型对Mdp的TSS评分均值分别提高了1.5%、2.6%、11.5%和12.2%。
2021-09-28 astro-ph.IM astro-ph.SR
Source Surface Height Optimisation for Improved Solar Wind Velocity Forecasting Across Solar Cycles 23, 24 and 25
Physical Research Laboratory（物理研究实验室）；Indian Institute of Technology Gandhinagar（印度理工学院甘地纳加尔分校）；Royal Observatory of Belgium（比利时皇家天文台）
本研究优化势场源表面模型中的源表面高度，显著提高了Wang-Sheeley-Arge模型在L1点的太阳风速度预测性能，并发现最优高度随太阳周期相位变化。
2026-06-15 astro-ph.SR
Physical Models for Solar Cycle Predictions
本文综述太阳磁周期观测约束与数据驱动物理模型，指出成功预测支持 Babcock-Leighton 发电机机制和通量输运范式。
2023-03-22 astro-ph.SR
A deterministic model for forecasting long-term solar activity
本文提出了一个用M级和X级太阳耀斑数定量描述单个太阳活动周的特征，如开始、强度、演化等的唯象模型。模型的主要元素是木星和土星的相对黄道运动，以及它与太阳活动准周期分量的协同作用。使用第21周期期间耀斑的时间分布作为输入，第22-24周期的总体演变与观测结果非常一致，包括2017年最后几个月活动的复苏，并为第25周期提供了进一步的预测。这种确定性描述有助于阐明负责任的物理机制和预测空间天气。
2018-07-16 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Waldmeier relations and the solar cycle dynamics by the mean-field dynamos
太阳黑子周期的长期变化，如沃尔夫数所记录的那样，被印刻在不同种类的统计关系中，这些统计关系与周期振幅、持续时间和形状有关。这个问题总是得到特别的关注，因为它对太阳活动预测很重要。讨论了具有涨落α效应的平均场发电机模型的统计性质。此外，我们估计的动力学性质的模型的长期和短期的时间尺度，并比较它的动态的太阳黑子数数据集。
2012-11-11 astro-ph.SR
Machine Learning-Based Characterization of Solar p-Mode Frequency Shifts during Solar Cycle 25
University of Sheffield（谢菲尔德大学）；National Solar Observatory（国家太阳观测站）
本文利用时间序列分析和机器学习方法，研究太阳第25个太阳活动周期中p模频率偏移特征，以改善太阳内部动力学模型与日球层等离子体条件的联系，并为空间天气预报提供独立指标。
2026-04-22 astro-ph.SR
Turbulent Pumping of Magnetic Flux Reduces Solar Cycle Memory and thus Impacts Predictability of the Sun's Activity
太阳磁活动对空间环境和气候有重要影响，因此预测太阳磁活动具有重要意义。然而，最近对太阳活动周期振幅的预测导致了不同的预测，没有达成共识。Yeates等人（2008年）已经表明，太阳发电机机制的动态记忆控制着可预测性，这种记忆对于平流和扩散主导的太阳对流区是不同的。通过利用随机强迫，运动发电机模拟，我们表明，列入向下湍流抽运的磁通量减少了平流和扩散为主的太阳能发电机的记忆只有一个周期，更强的抽运进一步降低这种记忆。因此，我们的研究结果调和了对太阳活动周期24振幅的不同的基于发电机模型的预测。我们的结论是，只有在最低限度之前才能对太阳活动的最大限度作出可靠的预测-允许对空间天气进行大约5年的提前规划。为了更准确的预测，在预测模型中有必要进行连续的数据同化，以解释太阳的短暂记忆。
2012-12-06 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
On the Strength and Duration of Solar Cycle 25: A Novel Quantile-based Superposed Epoch Analysis
本文提出一种可逐月更新的基于分位数的叠加纪元分析方法，用于预测太阳活动第25周的强度与时间，预测其峰值约为130（13个月平均110），可能出现在2024年12月，并在对前24个周期的后报验证中优于基线模型75%的情况。
2022-10-25 astro-ph.SR physics.space-ph
Revisiting the prediction of solar activity based on the relationship between the solar maximum amplitude and max-max cycle length
由于太阳活动对地球和临近空间的影响，对未来太阳活动的预测是非常重要的。本文采用新的太阳黑子数指数（第二版），分析了太阳最大振幅与最大-最大周期长度之间的关系。我们发现，Du（2006）用于预测太阳黑子数的参数（周期振幅，Rm和前两个太阳周期的最大-最大周期长度，Pmax-2）之间的相关性消失时，我们使用太阳周期9之前的太阳周期。我们得出结论，这些参数之间的相关性取决于所选择的时间间隔。因此，Du（2006）的提议绝对不应被视为预测目的。
2016-09-07 astro-ph.SR
Modeling the Sunspot Number Distribution with a Fokker-Planck Equation
太阳黑子的数量表现出很大的短时间尺度（每日每月）的变化，除了较长的时间尺度的变化，由于太阳周期。一个正式的统计框架，估计和预测随机性的太阳黑子数的确定性（包括混乱）模型的太阳周期。Fokker-Planck方法通过一个驱动函数假定了太阳黑子数在一个太阳周期内的长期或长期变化。然后，该模型描述了在这个驱动函数之上观察到的太阳黑子数量的随机性。我们考虑一个简单的谐波选择的驱动程序功能，但该方法是通用的，可以很容易地扩展到包括其他驱动程序，占基本的物理过程和/或经验的太阳黑子数的功能。该框架在太阳活动最大值和最小值期间是一致的，并且不需要任何参数限制来确保非负的太阳黑子数。模型参数估计使用统计最优技术。该模型同意定性和定量与每月的太阳黑子数据，即使与简单的代表性的太阳周期。这个框架应该是特别有用的太阳周期预报，是现有的建模技术的补充。提出了福克-普朗克方程的解析近似，这是类似于欧拉近似，它允许有效的极大似然估计的大数据集和/或当使用难以评估的驱动程序功能。
2011-02-25 astro-ph.SR
Can meridional flow variations explain the observed rising/declining phase asymmetry in the solar cycle?
Département d’Astrophysique/AIM CEA/IRFU, CNRS/INSU, Univ. Paris-Saclay & Univ. de Paris Cité（天体物理系/AIM cea/IRFU，CNRS/INSU，巴黎萨克雷大学与巴黎西岱大学）；Toulouse Univ., Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie, CNRS, CNES（图卢兹大学，天体物理学与行星学研究所以及CNRS、CNES）
经向流变化是太阳周期不对称性的关键因素，确定性变化能再现观测到的不对称性，而随机性变化则无法产生这种不对称性。
2025-12-08 astro-ph.SR
Latitude of Ephemeral Regions as Indicator of Strength of Solar Cycles
利用两个太阳观测站的全圆盘CaK日光谱数字化图像，研究了14-23个太阳活动周期间短暂区域（ER）的周期变化。我们计算了月平均的赤道无符号纬度，并与年太阳黑子数进行了比较。我们发现，地球赤道的平均纬度可以作为太阳活动周期强度的一个预测因子。对于短期预测（dT约1-2年），短暂区域（当前周期）的最大纬度定义了该周期的振幅（ER的纬度越高，太阳黑子周期的振幅越大）。对于一个长期的预测（dT约为1.5个太阳活动周），第n个太阳活动周下降相的ERs纬度决定了第（n+2）个太阳黑子活动周的振幅（ERs纬度越低，活动周越强）。使用后者的依赖性，我们预测太阳黑子周期24的振幅在W=92 +/- 13（单位为年太阳黑子数）。
2010-08-01 astro-ph.SR
Operational solar flare forecasting via video-based deep learning
INAF - Osservatorio Astrofisico di Torino（意大利国家天体物理研究所-都灵天体物理天文台）
业务耀斑预报旨在提供可用于决策的预测，通常是在日常规模上，关于耀斑发生的空间天气影响。这项研究表明，当生成用于网络优化的训练和验证集时，基于视频的深度学习可以用于操作目的，同时考虑太阳周期的周期性。具体而言，本文描述了一种算法，可以应用于建立一套活跃的地区，根据耀斑类率相关联的一个特定的周期阶段是平衡的。这些集合用于训练和验证由卷积神经网络和长短记忆网络的组合组成的长期递归卷积网络。在2015年3月和2017年9月分别包含太阳风暴的两个预测窗口的情况下，评估了这种方法的可靠性。
2022-09-12 astro-ph.SR cs.AI
Predicting Solar Proton Events of Solar Cycles 22-24 using GOES Proton & soft X-Ray flux features
本研究构建了第22-24太阳周的SPE及通量统计目录，测试SVM与XGBoost的SPE预测效果，发现XGBoost性能更优但存在跨太阳周可迁移性问题，为验证跨周鲁棒性提供支撑。
2023-11-08 astro-ph.SR physics.space-ph
Combining spectral analysis and narrow band pass filtering to predict solar cycle parameters in the next solar grand minimum
通过结合频谱分析与窄带通滤波，预测太阳极小期参数，揭示太阳活动周期的长期变化与气候影响
2025-12-08 astro-ph.SR
Application of Synoptic Magnetograms to Global Solar Activity Forecast
天气磁图为我们提供了有关太阳表面磁场演变的知识，并为预测未来的太阳活动提供了重要信息。在这项工作中，极向和环向磁场分量来自天气磁图同化，使用Enhancement卡尔曼滤波方法，到一个平均场发电机模型的基础上帕克的迁移发电机理论补充磁螺旋度守恒。结果发现，预测的环向场是在很好的协议与观测几乎整个以下的太阳周期。然而，极向场预测仅在预测周期的前2 - 3年与观测结果一致。结果表明，即将到来的第25个太阳活动极大期（SC 25）预计将比当前的第24个太阳活动极大期弱。模型结果显示，预计在2019 - 2021年期间将出现一个深度扩展的太阳活动最小值，下一个太阳活动最大值将发生在2024 - 2025年。太阳黑子数量最多时约为50个，误差估计为15 - 30%。最大值可能会有一个双峰或显示延长的高活动期（2 - 2.5年）。根据半球预测结果，SC 25将于2020年在南半球开始，并将于2024年出现最大值，太阳黑子数量约为28个。在北半球，太阳活动周期将延迟约1年（误差为$\pm 0.5$年），并在2025年达到最大值，太阳黑子数约为23个。
2019-10-02 astro-ph.SR nlin.CD physics.data-an
Prediction of the strength and timing of sunspot cycle 25 reveal decadal-scale space environmental conditions
太阳的活动周期控制着日光层中的辐射、粒子和磁通量，从而产生危险的空间天气。十年尺度的变化决定了空间气候，并影响着地球大气层。然而，预测太阳周期是一项挑战。目前的理解表明，在前一个周期最小值时，预测的最佳窗口很短。利用太阳表面和内部的磁场演化模型，我们进行了第一个世纪规模的，数据驱动的太阳活动模拟，并提出了一个方案，将预测窗口扩展到十年。我们的集合预测表明，第25个周期将与当前周期相似或略强，并在2024年左右达到峰值。因此，太阳黑子周期25可能会扭转太阳活动大幅减弱的趋势，这种趋势导致人们猜测即将出现类似蒙德的大极小期和全球气候变冷。我们的模拟结果表明，太阳黑子倾角分布的波动是太阳活动周期变化的主要机制。
2019-09-10 astro-ph.SR
Solar Cycle Variation of Axial Orientations and Favorable Locations of Eruptive MFRs
基于STEREO与SOHO跨三个太阳周的观测，研究CME和磁云中MFR轴向取向及其相对Hale扇区边界的位置，揭示其随太阳周反转的规律及空间天气意义。
2025-01-06 astro-ph.SR
Solar Cycle 24: is the peak coming?
太阳周期活动预测，主要是其大小和时间，是许多科学和技术应用的一个基本问题：事实上，在太阳活动期间，太阳上发生的许多强烈喷发越来越频繁，如耀斑、日冕物质抛射、高速太阳风光子和粒子，这些都会严重影响地球的电离层和地磁场，对低层大气的影响。因此，发展可靠的太阳活动周期预报方法对未来的太阳活动具有重要意义。从许多角度来看，当前的第24个太阳活动周期似乎不寻常：与前三个或四个周期相比，一个异常延长的最低期和全球低活动。目前，有许多不同的证据表明，北半球的峰值已经发生在2011.6，而南半球尚未发生。在这篇简短的笔记中，我们根据最新的观测结果更新了峰值预测及其时间。
2012-09-28 astro-ph.SR
Predictions of the Maximum Amplitude, Time of Occurrence, and Total Length of Solar Cycle 24
在这项工作中，我们预测的最大振幅，它的发生时间，和总长度的太阳活动周期24日的曲率（二阶导数）在前面的最小值的平滑版本的太阳黑子时间序列的线性回归。我们通过将过去的太阳活动周期逐步纳入现有的数据库，以因果关系的方式提高了所提出的方法的预测能力。在将最大周期强度回归到最小值处的曲率时，我们得到相关系数R \approx 0.91，对于即将到来的第24周期，预测值为78（90%置信区间：56 - 106）。上升时间似乎也与初始最小值的二阶导数高度相关（R \approx -0.77），预测2013年10月的太阳活动最大（90%置信区间：2013年1月至2014年9月）。第24个太阳活动周期应该在2020年2月结束（90%置信区间：2019年1月至2021年7月），尽管在这种情况下相关性证据较弱（R \approx -0.56）。
2012-05-14 astro-ph.SR
Solar cycle activity: an early prediction for cycle #25
太阳活动预测是许多科学和技术领域的一个重要课题，如空间飞行任务作业、电功率传输线路、变电站以及地球物理和气候影响。然而，众所周知的困难是如何根据各种记录的太阳活动指数准确地预测未来太阳活动周期的完整演变，这是由于涉及高度复杂的动力学和随机过程，主要与内部磁场不同组成部分的相互作用有关。太阳活动周期的预测方法主要有两类：类太阳黑子方法和数值太阳黑子方法。无论是纯粹的太阳能技术还是地磁技术，其主要特点都是物理基础。相反，非前兆方法利用太阳活动指数已知时间演变的不同数学和/或数值特性，提取预测未来活动的有用信息。对于当前的太阳活动周期#24，我们获得了相当好的统计性能的前兆和纯数值方法，如所谓的太阳前兆和非线性的。为了进一步检查这些预测技术的性能，我们比较了下一个太阳活动周期#25的早期预测。初步结果支持所考虑的预测方法的某些一致性，并证实了目前太阳活动相对较低的趋势。
2019-02-14 astro-ph.SR
Solar Cycles: Can They Be Predicted?
本文评估第25太阳活动周预测，发现多数预测低估峰值太阳黑子数，时间预测优于幅度预测，并分析误差原因与改进方向。
2025-02-19 astro-ph.SR physics.space-ph
Forecasting SEP Events During Solar Cycles 23 and 24 Using Interpretable Machine Learning
NASA Ames Research Center（NASA艾姆斯研究中心）；New Jersey Institute of Technology（新泽西理工学院）；Georgia State University（佐治亚州立大学）；Purdue University（普渡大学）
本研究整合SHARP与SMARP数据集，采用SVM等机器学习策略预测太阳耀斑后SEP事件，准确率达0.7±0.1，14小时预报准确率较以往小幅提升，凸显了开发物理信息驱动的先进模型的必要性。
2024-03-04 astro-ph.SR cs.LG physics.space-ph
Polar Filaments Capture High Latitude Solar Poloidal Field Interactions and can Foretell the Future Sunspot Cycle Amplitude before Polar Field Precursors
Aryabhatta Research Institute of Observational Sciences（阿亚巴塔观测科学研究所）；Mahatma Jyotiba Phule Rohilkhand University（马哈特玛·乔提巴·普尔·罗希尔坎德大学）；Indian Institute of Science Education and Research Kolkata（印度科学教育与研究学院加尔各答分校）；Government of West Bengal（西孟加拉邦政府）；Institute of Science Education and Research Kolkata（科学教育与研究学院加尔各答分校）；Southwest Research Institute（西南研究所）；Indian Institute of Space Science and Technology（印度空间科学与技术学院）；Indian Institute of Astrophysics（印度天体物理研究所）；IISER Kolkata（印度科学教育与研究学院加尔各答分校）
本研究通过分析极区暗条演化与太阳表面通量传输模拟，确立了极区暗条与Babcock-Leighton太阳发电机极场反转的共同物理基础，发现剩余暗条面积可预测下一黑子周期幅度，将预报窗口提前至极场前兆之前。
2025-10-14 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Forbush Decreases during the DeepMin and MiniMax of Solar Cycle 24
在太阳活动周期23结束时的延长和深太阳活动极小期之后，当前周期24是最低的周期之一。第24周的深极小期和小极大期的两个时期由太阳活动增加的时期连接。本文研究了2008年1月至2014年12月期间宇宙线强度的Forbush衰减。利用IZMIRAN的福布什效应数据库，对749个事件进行了统计分析。进一步研究了发生在太阳上的事件对行星际空间的影响，并最终引起地球附近银河系宇宙射线的减少。宇宙线的振幅与太阳和地磁参数的减少进行了统计分析。研究结果对空间天气研究，特别是Forbush下降预报有一定的参考价值。
2016-12-28 astro-ph.HE astro-ph.SR
Progress in Solar Cycle Predictions: Sunspot Cycles 24-25 in Perspective
太阳的动态活动-由在其内部工作的磁流体动力发电机机制维持-调节空间的电磁、微粒和辐射环境。虽然太阳活动在短时间尺度上的变化造成了空间天气，但缓慢的长期调制形成了空间气候的基础。空间天气影响各种依赖空间的技术，而空间气候影响行星大气和气候。在这些情况下，事先了解太阳的活动是很重要的。然而，预测太阳-恒星磁活动仍然是一个突出的挑战。在这篇评论中，对太阳黑子周期24和即将到来的周期25的预测进行了总结，并进行了严格的评估。分析表明，虽然基于不同技术的预测在太阳活动周期24- 25之间不一致，但基于物理学的太阳活动周期25的预测已经收敛，并表明太阳黑子周期25较弱。有人认为，这种基于物理学的预测的收敛是太阳周期可预测性的基本理解的进展。在此基础上，讨论了太阳活动周期预测中几个突出问题的解决方案。
2020-09-03 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Multi-scale harmonic model for solar and climate cyclical variation throughout the Holocene based on Jupiter-Saturn tidal frequencies plus the 11-year solar dynamo cycle
自1749年以来的太阳黑子记录由三个主要周期组成（9.98，10.9和11.86年）。边频率与木星和土星的大潮周期（9.93年）和木星的潮汐恒星周期（11.86年）有关。基于上述两个行星潮汐频率和木星和土星行星潮汐相的确切日期，加上理论上推导的10.87年中心周期，简化的谐波成分模型揭示了大约115年，61年和130年的复杂准周期干扰/拍频模式，加上大约983年的准千年大拍频周期。我们发现，在用于重建太阳活动的宇宙起源记录和整个全新世的代理气候记录中发现了等效的同步周期。准长期拍振荡后报合理以及已知的长期低太阳活动在上个千年称为奥尔特，沃尔夫，斯波勒，蒙德和道尔顿极小期，以及17 115年的长期振荡发现在过去2000年的温度重建。千禧年三频拍周期后推相当于12,000年的太阳和气候周期。1900-1920年和1960-1980年的长期太阳极小期，1870-1890年，1940-1950年和1995-2005年的长期太阳极大期，以及20世纪的长期上升趋势被恢复：这种调制趋势与某些太阳代理模型非常一致，与ACRIM TSI卫星复合材料和自1850年以来的全球表面温度调制。该模型预测在2020-2045年期间将出现一个新的延长的太阳极小期，这将是由61年和115年重建周期的极小期产生的。太阳和气候振荡与行星运动有关，而且，它们的时间可以合理地追溯和预测几十年，几个世纪和几千年。Smyth…
2012-03-19 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.geo-ph
Schwabe, Gleissberg, Suess-de Vries: Towards a consistent model of planetary synchronization of solar cycles
针对一个短期和长期太阳活动周期一致的行星同步模型，我们首先分析了Schove的周期极大值的历史数据。它们与11.07年平均周期持续时间的偏差（残差）显示出高度的规律性，包括一个200年的主导周期（Suess-de Vries周期）和几个100年左右的周期（Gleissberg周期）。在其稳健性的鼓舞下，我们支持之前对21世纪即将到来的最低点的预测。为了解释长期的周期，我们提高了我们的潮汐同步太阳发电机模型的调制场存储容量的速跃层与太阳的轨道角动量，这是占主导地位的19.86年的周期性的木星-土星synodes。这种22.14年海尔周期的调制导致了193年的发电机活动节拍周期，这确实接近于Suess-de Vries周期。对于更强的发电机调制，该模型在典型的Gleissberg频率产生额外的峰值，这似乎是可以解释的基本拍过程的非线性，导致双模态的Schwabe循环。然而，施瓦贝周期和天王星/海王星会合周期之间的拍周期的补充作用不能完全排除。
2020-09-30 astro-ph.SR physics.plasm-ph
A solar-cycle study of coronal rotation: large variations, rapid changes, and implications for solar wind models
关于日冕旋转速率及其随纬度和太阳周期变化的信息，对于在日冕和太阳之间建立全球联系、对重新连接速率进行全球估计以及作为太阳风建模的基本参数都很有价值。在这里，我们使用从2007 - 2020年之间的日冕观测中获得的时间序列断层摄影图来直接测量高密度流光随时间的纵向漂移。该方法揭示了旋转速率的突然变化，揭示了日冕旋转和底层光球之间的复杂关系。大多数发生率在-1.0至+0.5 $^\circ$/天之间，而标准Carrington发生率为14.18 $^\circ$ /天，尽管测量的发生率低至-2.2 $^\circ$ /天，高至1.6 $^\circ$ /天。2008年太阳活动极小期期间的赤道自转速率略快于卡林顿速率，并在2009年突然转向缓慢自转，然后在2017年恢复到更快的速率。在所有纬度都可以看到速率的突变和大的变化。与磁模型的比较表明，赤道快速旋转的周期与时间相关联时，赤道流光的大部分磁足点在赤道附近，我们解释的流光光球足点的纬向分布的突变。日冕旋转速率是太阳风模型的一个关键参数，每天一度或更大的变化会导致在几天以上的预测期内产生很大的系统误差。本文所述的方法给出了修正值，可以形成未来预测工作的一部分。
2022-03-07 astro-ph.SR physics.space-ph
Prediction of the in situ coronal mass ejection rate for solar cycle 25: Implications for Parker Solar Probe in situ observations
帕克太阳探测器（PSP）和太阳轨道飞行器任务旨在在这十年内对太阳和行星际空间进行突破性的观测。我们表明，一个特别有趣的行星际日冕物质抛射（ICME）的PSP原位观测可能会出现在近距离太阳飞掠（$< 0.1$ ~AU）。在这段时间内，通过撞击ICME的前部和腿部，PSP可以两次原位观察到ICME内的相同磁通量绳。研究这种情况的可能性，我们基于太阳黑子数（SSN）的两个模型预测了太阳活动周期25的ICME率：（1）2019年专家小组的预测（最大SSN = 115），以及（2）McIntosh等人的预测（2020年，最大SSN = 232）。我们将SSN与Richardson和Cane列表以及我们自己的ICME目录中观测到的太阳活动周期23和24中的ICME速率联系起来，并计算出PSP将在2025年之前在日心距离$< 0.1$ AU处观测到1到7个ICME，其中包括1个$σ$不确定性。然后，我们模拟这样一个双交叉事件与半经验的3DCORE磁绳模型的潜在的磁绳签名，显示出一个警示的径向磁场分量$B_R$的海拔，和一个符号反转的分量$B_N$垂直于太阳赤道相比，在第一次遇到的场旋转。这为确定日冕物质抛射的结构提供了相当大的希望，这些日冕物质抛射接近于它们在日冕中的起源。
2020-09-17 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
