在保護地球免受太陽風暴侵襲的戰鬥中，戰線劃在160萬公里外的太空中。在那裡，美國國家海洋和大氣管理局 (NOAA) 的衛星等待電子和質子沖刷過來，這是太陽向我們方向噴射出大量帶電粒子的跡象。
最早在本月底，NOAA應該對這些電磁風暴的危險程度有更好的瞭解。該機構將開始釋出預測，使用更復雜的模型來預測來襲的太陽風暴可能如何破壞電網。這將是迄今為止最清晰的指南，指明世界哪些地區的電力運營商需要擔心。
“這將是我們第一次獲得地球表面變化的短期預報，”位於科羅拉多州博爾德的 NOAA 空間天氣預報中心的首席預報員鮑勃·拉特利奇說。“我們不僅可以告訴電網客戶這將是糟糕的一天，還可以提前告知他們將要面臨的具體情況。”
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強大的太陽風暴會使無線電通訊和衛星執行中斷，但它們最具破壞性的影響之一是對電網的影響。1989年，一場太陽風暴摧毀了加拿大魁北克水電公司的整個電網數小時，導致數百萬人陷入黑暗。2003年，風暴引起的浪湧擊穿了南非的變壓器，並使瑞典一家核電站的其他變壓器過熱。但是，如果電力公司知道太陽風暴即將來臨，官員可以將電力從網路中受威脅的區域轉移到更安全的區域，或採取其他預防措施。
到目前為止，NOAA 一直使用行星 K 指數來警告太陽活動，該指數對當前整個地球的地磁威脅進行排名。新的“地空間”預報借鑑了二十多年的研究，以地圖的形式顯示哪些區域可能受到最嚴重的衝擊 (G. Tóth et al. J. Geophys. Res. Space Phys. 110, A12226; 2005)。
密歇根大學安阿伯分校的空間物理學家塔馬斯·貢博西說，知道例如加拿大將比北歐受到更嚴重的打擊，這有助於電網運營商，他幫助開發了該模型。他將其比作颶風預報，預報說風暴將襲擊佛羅里達州，而不僅僅是地球上的某個地方。
《自然》，2016年9月20日，doi:10.1038/537458a；來源：NOAA
磁層模型
英國氣象局在埃克塞特的空間天氣專案經理凱瑟琳·伯內特說，空間天氣預報就像三四十年前的傳統天氣預報一樣簡陋。研究人員開發了不同的模型來描述太陽-地球系統的各個部分，但將它們連結成一個連貫的框架一直很困難。密歇根州的方法結合了 15 個模型，這些模型共同描述了太陽大氣層，穿過行星際空間並進入地球磁場領域。NOAA 預報納入了其中的三個模型：一個描述地球整個磁層的模型，另一個側重於內部磁層，還有一個用於描述高層大氣中電活動的模型。
密歇根大學的開發者加博·托特說，內部磁層部分對於模型的整體成功至關重要。它描述了高能粒子在接近地球兩極時的流動和相互作用方式，以及粒子如何影響地球表面的磁性。警報可以提供大約 20 分鐘到 1 小時的預警時間。
NOAA 改進的預報是美國機構推動實施白宮去年釋出的國家空間天氣戰略的一部分。監管機構也很快將要求電網運營商進行危害評估，其中包括太陽風暴的威脅。“如果沒有這兩部分，我們就不會像現在這樣引起人們的興趣，”美國國家航空航天局戈達德太空飛行中心（位於馬里蘭州格林貝爾特）的空間天氣研究員安蒂·普爾基寧說。“它真的改變了遊戲規則。”
NOAA 計劃隨著新研究的湧入繼續改進其預報。可能的改進包括納入電網下方的地質結構如何影響太陽風暴的強度。波動的磁場會在地面上感應出電流，這會給輸電線路帶來更多問題。“所有這些都非常複雜，”美國地質調查局（位於科羅拉多州戈爾登）的地磁研究員傑弗裡·洛夫說。
在他們的最新論文中，洛夫、普爾基寧及其同事描述了美國部分地區這些“地電危害”的最詳細地圖 (J. J. Love et al. Geophys. Res. Lett. http://doi.org/bqpm; 2016)。在迄今為止調查的區域中，風險最高的區域是中西部上游的明尼蘇達州和威斯康星州，那裡複雜的地質結構會感應出強大的電流。
拉特利奇說，加入這些地面電流的 3D 模型將改進下一代 NOAA 預報。“這絕不是終點。”
本文經許可轉載，並於2016 年 9 月 20 日首次釋出。