在保护地球免受太阳风暴侵袭的战斗中，战线划在160万公里外的太空中。在那里，美国国家海洋和大气管理局 (NOAA) 的卫星等待电子和质子冲刷过来，这是太阳向我们方向喷射出大量带电粒子的迹象。
最早在本月底，NOAA应该对这些电磁风暴的危险程度有更好的了解。该机构将开始发布预测，使用更复杂的模型来预测来袭的太阳风暴可能如何破坏电网。这将是迄今为止最清晰的指南，指明世界哪些地区的电力运营商需要担心。
“这将是我们第一次获得地球表面变化的短期预报，”位于科罗拉多州博尔德的 NOAA 空间天气预报中心的首席预报员鲍勃·拉特利奇说。“我们不仅可以告诉电网客户这将是糟糕的一天，还可以提前告知他们将要面临的具体情况。”
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强大的太阳风暴会使无线电通信和卫星运行中断，但它们最具破坏性的影响之一是对电网的影响。1989年，一场太阳风暴摧毁了加拿大魁北克水电公司的整个电网数小时，导致数百万人陷入黑暗。2003年，风暴引起的浪涌击穿了南非的变压器，并使瑞典一家核电站的其他变压器过热。但是，如果电力公司知道太阳风暴即将来临，官员可以将电力从网络中受威胁的区域转移到更安全的区域，或采取其他预防措施。
到目前为止，NOAA 一直使用行星 K 指数来警告太阳活动，该指数对当前整个地球的地磁威胁进行排名。新的“地空间”预报借鉴了二十多年的研究，以地图的形式显示哪些区域可能受到最严重的冲击 (G. Tóth et al. J. Geophys. Res. Space Phys. 110, A12226; 2005)。
密歇根大学安阿伯分校的空间物理学家塔马斯·贡博西说，知道例如加拿大将比北欧受到更严重的打击，这有助于电网运营商，他帮助开发了该模型。他将其比作飓风预报，预报说风暴将袭击佛罗里达州，而不仅仅是地球上的某个地方。
《自然》，2016年9月20日，doi:10.1038/537458a；来源：NOAA
磁层模型
英国气象局在埃克塞特的空间天气项目经理凯瑟琳·伯内特说，空间天气预报就像三四十年前的传统天气预报一样简陋。研究人员开发了不同的模型来描述太阳-地球系统的各个部分，但将它们链接成一个连贯的框架一直很困难。密歇根州的方法结合了 15 个模型，这些模型共同描述了太阳大气层，穿过行星际空间并进入地球磁场领域。NOAA 预报纳入了其中的三个模型：一个描述地球整个磁层的模型，另一个侧重于内部磁层，还有一个用于描述高层大气中电活动的模型。
密歇根大学的开发者加博·托特说，内部磁层部分对于模型的整体成功至关重要。它描述了高能粒子在接近地球两极时的流动和相互作用方式，以及粒子如何影响地球表面的磁性。警报可以提供大约 20 分钟到 1 小时的预警时间。
NOAA 改进的预报是美国机构推动实施白宫去年发布的国家空间天气战略的一部分。监管机构也很快将要求电网运营商进行危害评估，其中包括太阳风暴的威胁。“如果没有这两部分，我们就不会像现在这样引起人们的兴趣，”美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心（位于马里兰州格林贝尔特）的空间天气研究员安蒂·普尔基宁说。“它真的改变了游戏规则。”
NOAA 计划随着新研究的涌入继续改进其预报。可能的改进包括纳入电网下方的地质结构如何影响太阳风暴的强度。波动的磁场会在地面上感应出电流，这会给输电线路带来更多问题。“所有这些都非常复杂，”美国地质调查局（位于科罗拉多州戈尔登）的地磁研究员杰弗里·洛夫说。
在他们的最新论文中，洛夫、普尔基宁及其同事描述了美国部分地区这些“地电危害”的最详细地图 (J. J. Love et al. Geophys. Res. Lett. http://doi.org/bqpm; 2016)。在迄今为止调查的区域中，风险最高的区域是中西部上游的明尼苏达州和威斯康星州，那里复杂的地质结构会感应出强大的电流。
拉特利奇说，加入这些地面电流的 3D 模型将改进下一代 NOAA 预报。“这绝不是终点。”
本文经许可转载，并于2016 年 9 月 20 日首次发布。