日冕物質(zhì)拋射是從太陽拋入行星際空間的大尺度等離子體團，是太陽系內(nèi)最大尺度的能量釋放活動，也是災(zāi)害性空間天氣的主要驅(qū)動源。當日冕物質(zhì)拋射到達地球時，對地面和太空的設(shè)施造成損壞，產(chǎn)生經(jīng)濟損失。因此，探討日冕物質(zhì)拋射在日冕和行星際的傳播過程，研究日冕物質(zhì)拋射動力學特征，以避免日冕物質(zhì)拋射的災(zāi)害性影響，是空間物理和空間天氣領(lǐng)域的重要課題。
近日，中國科學院國家空間科學中心沈芳團隊，提出基于雙視角日冕儀觀測數(shù)據(jù)和機器學習技術(shù)的日冕物質(zhì)拋射自動三維重建方法。該方法通過卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)特征提取、主成分分析、最大類間方差等算法，準確定位雙視角日冕儀觀測圖像出現(xiàn)的日冕物質(zhì)拋射，進而構(gòu)造目標函數(shù)衡量日冕物質(zhì)拋射二維投影和位置圖像之間相似度。研究團隊將日冕物質(zhì)拋射的自動三維重建轉(zhuǎn)換為目標函數(shù)最優(yōu)化問題，利用差分進化算法求解這一問題，獲得最優(yōu)的日冕物質(zhì)拋射參數(shù)。使用上述方法，團隊擬合接近97個日冕物質(zhì)拋射事件，構(gòu)建出日冕物質(zhì)拋射數(shù)據(jù)集，并對日冕物質(zhì)拋射的三維和二維參數(shù)進行統(tǒng)計分析。統(tǒng)計結(jié)果表明，相比于利用雙視角數(shù)據(jù)進行日冕物質(zhì)拋射三維重建所得參數(shù)，基于二維觀測所得日冕物質(zhì)拋射參數(shù)可能存在投影效應(yīng)導(dǎo)致的誤差。
與傳統(tǒng)方法相比，該方法最大的特點是能夠自動完成日冕物質(zhì)拋射三維重建，不需要研究人員手動比對特征和調(diào)整參數(shù)。該方法自動重建的日冕物質(zhì)拋射三維結(jié)構(gòu)，較為貼合日冕儀圖像觀測，表明這一方法能夠較為準確地重建日冕物質(zhì)拋射三維結(jié)構(gòu)。同時，該方法可用于快速給定日冕物質(zhì)拋射行星際傳播過程數(shù)值模擬所需的初始參數(shù)，以及日冕物質(zhì)拋射到達時間預(yù)測等工作，有望進一步應(yīng)用于太陽極軌、L5點等衛(wèi)星日冕儀數(shù)據(jù)，促進日冕物質(zhì)拋射多角度觀測研究，提高預(yù)報精度。
相關(guān)研究成果發(fā)表在《天體物理學報增刊》（The Astrophysical Journal Supplemental Series）上。研究工作得到國家自然科學基金和國家重點研發(fā)計劃等的支持。
論文鏈接
日冕物質(zhì)拋射自動三維重建方法流程示意圖
本文鏈接：研究提出日冕物質(zhì)拋射自動三維重建新方法http://www.sq15.cn/show-12-1775-0.html
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