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书名：空间天气预报前沿
定价：58.0
ISBN：9787030578372
作者：无
版次：1
出版时间：2018-07
内容提要：
空间天气预报是20世纪90年代迅速发展起来的重要空间科学前沿领域之一，其意义在于：它是空间时代关系人类社会发展与生存安全的一种基本保障能力，是一个国家综合实力的体现，是关系人类社会将“地球实验室”的知识体系向“空间实验室”拓展的一种知识创新能力，是国家空间科学水平的一种基本量度。空间天气预报正成为空间界国际科技活动热点之一，受到广泛关注。
本书对空间天气预报前沿所涉及的学科内涵、特点、发展规律、战略价值、国内外发展现状和发展态势，以及未来的发展思路与方向进行了分析，为制订我国空间天气预报前沿科学发展战略提供了参考。
目录：
目录
总序 i
前言 v
摘要 vii
Abstract xix
第*章 科学意义与战略价值 1
一、空间天气预报助推经济社会发展 1
二、空间天气预报加速科技进步 4
三、空间天气预报倍增空间安全 4
第二章 发展规律与研究特点 6
一、定义与内涵 6
二、特点 7
（一）技术驱动性 7
（二）学科引*性 8
（三）应用服务性 9
（四）合作开放性 9
第三章 发展现状与发展态势 11
一、国际发展状况与趋势 11
（一）发展历程 11
（二）国际现状 18
二、我国空间天气发展概况和国际地位 40
（一）国内空间天气监测 40
（二）空间天气研究 47
（三）空间天气建模 52
（四）空间天气服务 52
三、经费投入与平台建设情况 54
（一）空间天气地基平台 54
（二）空间天气天基平台 55
（三）空间天气研究 56
（四）空间天气应用服务 56
四、人才队伍总体情况 57
五、问题和差距 57
（一）需要大力加强与完善空间天气监测水平，提升自主保障能力 58
（二）需要着力开展的空间天气预报模型研究 59
（三）需要提升空间天气预报业务能力 59
（四）需要大力加强空间天气效应研究 60
第四章 发展思路与发展方向 61
一、关键科学问题 61
（一）科学理解前沿研究 61
（二）建模技术前沿研究 67
（三）服务效益前沿研究 74
二、学科发展总体思路 83
三、发展目标 84
四、重要研究方向 84
（一）空间天气科学前沿的基本物理过程 84
（二）太阳磁场和太阳活动区的演化研究 85
（三）日地系统空间天气耦合过程 86
（四）空间天气区域建模和集成建模方法 87
（五）空间天气对人类活动的影响 88
第五章 资助机制与政策建议 89
一、建立空间天气部际协调机制 89
二、推进空间天气保障体系建设 89
三、设立国家空间天气前沿研究重点研发计划 89
四、推进空间天气预报的全球化 90
参考文献 93
关键词索引 93
在线试读：
第*章 科学意义与战略价值
日地空间是当前人类航天活动、空间和平利用的主要区域，是与人类生存发展息息相关的第四生存环境。随着众多空间技术系统（如通信卫星、导航定位系统、监测和预警系统、各类对地观测系统等）进入空间，目前在轨运行的卫星已近千颗，预期未来 10 年将会有近千颗商业卫星升空，人类对空间技术系统的依赖迅速增加。空间促进了航天产业和信息产业的巨大发展，也在人类开拓新能源、新交通、新通信等空间战略经济新领域展现了广阔的前景。然而“水能载舟，亦能覆舟”，空间也使人类社会发展空间高技术领域面临空间灾害性天气的安全挑战，如卫星失效或陨落、通信中断、导航定位失灵、电力系统烧毁、人类健康受损等，使人类在发展航天、通信、导航、人类健康和国家安全等高技术领域蒙受巨大损失。空间天气预报日益成为人类有效进出空间、和平利用空间、推动经济社会可持续发展所需要的一种基本能力，是需要人类共同努力的一种崇高事业。
一、空间天气预报助推经济社会发展
与地球天气一样，空间环境也常常出现一些突发的、灾害性的空间天气变化，有时会使卫星运行、通信、导航和电力系统遭到破坏，影响天基和地基技术系统的正常运行和可靠性，危及人类的健康和生命，进而导致多方面的社会经济损失。因此，空间环境具有两重性：一方面，它是一种宝贵资源，如在通信、广播、教育、导航、气象、海洋利用和减灾防灾等众多领域，人类都因它而获益；另一方面，灾害性空间天气也可“覆舟”，给人类的生存和发展带来严重危害，影响人类的生产和生活。
中国正面临实现中华民族伟大复兴、建设自立于世界强国之林的历史重任，发展高科技、实现国防现代化是根本保证。在这种背景下，中国同世界发达国家一样，对空间天气预报产生了十分紧迫的战略需求。载人航天和探月工程是《国家中长期科学与技术发展规划纲要（2006—2020 年）》的重大专项。“十三五”期间预计将有近百颗卫星上天，载人航天要实现宇航员在空间实验室的居留，嫦娥奔月实施“绕、落、回”三步走的第三步，我国自主火星探测任务也将在 2020 年实现“绕、落”两步并做一步走。但不幸的是，卫星故障时有发生，据统计其中约 40% 来自空间天气。已发生的卫星事故或故障有：风云一号气象卫星、亚太二号通信卫星所遭遇的失败，嫦娥一号卫星发生单粒子锁定等。重大的灾害性空间天气常对航天器造成严重损伤，甚至导致其提前坠落。例如，1998 年 4～5 月美国银河 4 号通信卫星失效，造成美国 80% 的通信寻呼业务中断；2000 年 7 月 14 日的灾害性空间天气使 日本的宇宙学和天体物理学高新卫星（Advanced Satellite for Cosmology and Astrophysics，ASCA）失去控制，损失很大。在全球卫星通信、导航定位系 统迅速发展的形势下，我国也要有自己的各类天基技术系统。“十三五”期 间，我国的应用卫星、载人航天、深空探测等航天活动日益频繁，航天安全 形势严峻，空间天气预报需求迫切。
我国广大的中低纬地区处于全球电离层闪烁多发区域，经常发生影响卫星至地面无线电传输的电离层空间天气现象。在这些地区的卫星通信、导航定位经常受到影响，严重时可发生信号中断。例如，2001 年 4 月发生了 20年来*强的太阳爆发事件，引发电离层的强烈扰动，导致短波通信中断，其间还发生了美军飞机在海南撞毁我军战斗机事件，对我们的搜救工作产生直接影响。空间天气事件还有可能导致卫星导航定位系统失锁，引起全球定位系统（GPS）无法定位或误差极大。中国自主研制的北斗二代系列卫星自2009 年起进入组网高峰期，预计在 2020 年左右形成覆盖全球的由三十多颗卫星组成的全球导航定位系统。北斗二代系列卫星的导航定位精度要优于美国目前的 GPS 导航系统。然而，电离层扰动能导致导航定位精度误差高达百米，这种影响单靠导航系统本身的可靠性设计和提高系统本身的精度是无法消除的。由于惯性导航系统（INS）和 GPS 导航有其不可克服的局限性（如遮挡等），近年来利用地球的物理场进行导航又开始得到重视，地磁导航需要准确的地磁模型，以及抑制和消除地磁场实时测量干扰，这对空间天气预报提出了强烈需求。
随着人类社会高技术的发展，空间天气对电网、油气管道等高技术系统的影响成为新问题。太阳活动引起地磁场剧烈变化（磁暴），地磁场变化在地面形成感应电场，感应电场在变压器中性点接地的电网中产生地磁感应电流（GIC）。不同变化频率的 GIC 会对电网产生不同的影响，数值较大的突发性 GIC 和持续时间较长的 GIC 对电网安全的影响非常大。几乎遍布地球表面的电网由于其电力设备和输电线路的量大、面广，导致防灾的难度增加和由事故引发的经济损失加剧。尤其是在经济发达地区，电网规模越大，越容易受到攻击。1989 年 3 月 13～14 日爆发了称为魁北克事件的太阳风暴，当时Dst 指数为 ？589 纳特，导致加拿大魁北克地区大范围停电，600 万居民停电9 小时之久，损失功率近 200 亿瓦，直接经济损失达5 亿美元。虽然我国还没有发生类似于 1989 年加拿大魁北克（735 千伏电网）、2003 年瑞典马尔默（400 千伏电网）的大停电事故，但广东、江苏和浙江等经济发达地区（500 千伏电网）均发生过大量的磁暴侵害事件，其中，2004 年 11 月 9 日的磁暴 事故中，广东岭澳核电站变压器的实测 GIC *大值为 75.5 安培。由于我国 能源分布和经济发展不均衡，中西部的能源资源需要在全国优化配置，建设1000 千伏特高压电网、实现长距离输电能源资源优化配置，因此，我国电网将成为世界上规模*大的电网，未来特高压电网抗 GIC 能力将是严峻的挑战。针对我国地处中低纬、电网规模大等特殊性，研究灾害性空间天气对我国电网的影响，提出有效的影响评估、预测和次生现象分析方法，以及影响防治方法和治理技术，是保障我国未来超大规模电网安全运行的迫切需求。我国 可能受空间天气影响的领域可以总结如表 1-1。
表 1-1 我国受空间天气影响的领域和影响后果
二、空间天气预报加速科技进步
日地复杂系统是多学科交叉、在地球上无法模拟或重现的一个天然实验室，是具有自然科学原创性的新发现的重要区域。日地之间的空间环境涉及诸多物理性质不同的空间区域，如中性成分（中高层大气）、电离成分为主（电离层）、接近完全离化和无碰撞的等离子体（磁层和行星际），以及宏观与微观多种非线性过程和激变过程，如日冕物质抛射的传播、激波传播、磁场重联、电离与复合、电离成分与中性成分的耦合、重力波、潮汐波、行星波、上下层大气间的动力耦合等，这些都是当代难度很高的基本科学问题。研究日地系统所特有的高真空、高电导率、高温、强辐射、微重力环境，研究它当中的各种宏观与微观交织的非线性耗散，以及具有不同物理性质的空间层次间的耦合过程，了解灾害性空间天气变化的规律，获取原创性科学发现，已成为当代自然科学*富挑战性的国际前沿课题之一。空间天气的预报前沿将人类的知识体系从地面以碰撞为主的体系提升到空间以非碰撞为主的体系，不断增加人类对自然的认知，加速科技进步。
三、空间天气预报倍增空间安全
现代战争是陆、海、空、天、电多维立体的高技术信息化战争，战场空间已由陆地、空中、海洋扩展到空间，作战保障必须实施集大气环境、海洋环境、空间环境于一体的无缝隙保障。空间环境影响高技术战争和军事活动的所有任务领域。所有进入空间的军事技术系统（如航天、通信、导航、侦察、跟踪、目标识别及弹道导弹防御体系等的轨道、姿态、信息、材料、元器件等）都受到空间天气的影响。空间天气预报关系到争夺现代高技术战争的信息优势及战略打击武器的精确打击。海湾战争、科索沃战争都表明，现代局部战争是高科技战争，其显著特点之一就是战场重心向高层空间扩展。许多军事系统，如天基C4ISR 技术系统（指挥、控制、通信、计算机、情报、监视、侦察）及高精度打击武器等进入平流层及其以上空间，可高达数万千米。据美方报道，海湾战争中有 40% 的武器未命中目标，其中很大部分归因于空间天气。通常中高层大气密度 20%～40% 的变化将导致远程导弹轨道打击精度 20～40 千米的误差。美国在科索沃战争中就动用了 56 颗各类卫星，作用于战略谋划及空间直接指挥武器的精确打击。美国国防部高度重视空间保障系统，1998 年，第 55 空间天气中队从空军气象勤务部队转变为空间指挥机构，被视为作战机构。1997 年 9 月美国公布的新空间政策中，再次强调要积极发展空间控制和警惕潜在对手利用空间能力的增长。1998 年美国国防部和国家航空航天局专门制订了联合监测空间天气计划，包括建立由空间天气引起的航天器异常现象和对空间通信和导航影响的数据库等。在 2001年 4 月 1 日美军侦察机撞毁我军战斗机后的搜寻期，4月 3 日正值太阳风暴侵袭地球，造成无线电通信中断 3 小时，给搜寻工作、形势判断和决策造成很大困难。根据我国国家和军队武器试验总体规划，“十三五”及后续一个时期，多种临近空间飞行器及相关型号将陆续进入靶场试验，建设临近空间环境保障体系势在必行。湍流、重力波、行星波等对大气密度、成分、风场等的影响机理研究等，将成为关键的科学问题。因此，空间已成为重要的作战空间，是关系空天安全——制“天”权的重要组成部分，空间天气预报是抢占国家安全制高点的根本保证。空间天气对军事系统的主要影响见表 1-2。
表 1-2 空间天气对军事系统的主要影响
第二章 发展规律与研究特点
1957 年第*个颗人造卫星上天，人类进入空间时代。空间物理迅速发展成为一门新兴的多学科交叉的前沿基础学科，主要研究地球空间、日地空间和行星际空间的物理现象，研究对象包括太阳、行星际空间、地球和行星的大气层、电离层、磁层，以及它们之间的相互作用和因果关系。20 世纪 90年代末是空间物理走向“硬”科学时代的一个新的发展阶段，强调科学与应用的密切结合，并且由此产生了一门专门研究和预报空间环境特别是空间环境中灾害性过程的变化规律，旨在防止或减轻空间灾害，服务于经济社会发展和空间安全的新兴学科——空间天气学。
一、定义与内涵
太阳大气、行星际、地球磁层、电离层、中高层大气和银河宇宙线所组成的日地系统空间环境中出现的短时标变化的条件或状态称为空间天气。这些变化可能危害地面和空间技术系统的运行、可靠性及人类的健康和生命。空间天气科学是一门科学研究与技术发展相结合的新兴交叉科学，聚焦于研究日地系统乃至日球层中不同尺度的能量和物质的形成、传输、转化和耗散的基本过程和规律，并预报突发性空间环境变化及其对人类活动的影响。
空间天气预报包括对空间天气过程的研究、监测、建模、业务预报及效应服务 5 个方面。空间天气科学理解所能达到的水平和深度由各类先进的地基和空基等探测设施的探测能力、信息采集与处理能力所决定。除了科学理
定价：58.0
ISBN：9787030578372
作者：无
版次：1
出版时间：2018-07
内容提要：
空间天气预报是20世纪90年代迅速发展起来的重要空间科学前沿领域之一，其意义在于：它是空间时代关系人类社会发展与生存安全的一种基本保障能力，是一个国家综合实力的体现，是关系人类社会将“地球实验室”的知识体系向“空间实验室”拓展的一种知识创新能力，是国家空间科学水平的一种基本量度。空间天气预报正成为空间界国际科技活动热点之一，受到广泛关注。
本书对空间天气预报前沿所涉及的学科内涵、特点、发展规律、战略价值、国内外发展现状和发展态势，以及未来的发展思路与方向进行了分析，为制订我国空间天气预报前沿科学发展战略提供了参考。
目录：
目录
总序 i
前言 v
摘要 vii
Abstract xix
第*章 科学意义与战略价值 1
一、空间天气预报助推经济社会发展 1
二、空间天气预报加速科技进步 4
三、空间天气预报倍增空间安全 4
第二章 发展规律与研究特点 6
一、定义与内涵 6
二、特点 7
（一）技术驱动性 7
（二）学科引*性 8
（三）应用服务性 9
（四）合作开放性 9
第三章 发展现状与发展态势 11
一、国际发展状况与趋势 11
（一）发展历程 11
（二）国际现状 18
二、我国空间天气发展概况和国际地位 40
（一）国内空间天气监测 40
（二）空间天气研究 47
（三）空间天气建模 52
（四）空间天气服务 52
三、经费投入与平台建设情况 54
（一）空间天气地基平台 54
（二）空间天气天基平台 55
（三）空间天气研究 56
（四）空间天气应用服务 56
四、人才队伍总体情况 57
五、问题和差距 57
（一）需要大力加强与完善空间天气监测水平，提升自主保障能力 58
（二）需要着力开展的空间天气预报模型研究 59
（三）需要提升空间天气预报业务能力 59
（四）需要大力加强空间天气效应研究 60
第四章 发展思路与发展方向 61
一、关键科学问题 61
（一）科学理解前沿研究 61
（二）建模技术前沿研究 67
（三）服务效益前沿研究 74
二、学科发展总体思路 83
三、发展目标 84
四、重要研究方向 84
（一）空间天气科学前沿的基本物理过程 84
（二）太阳磁场和太阳活动区的演化研究 85
（三）日地系统空间天气耦合过程 86
（四）空间天气区域建模和集成建模方法 87
（五）空间天气对人类活动的影响 88
第五章 资助机制与政策建议 89
一、建立空间天气部际协调机制 89
二、推进空间天气保障体系建设 89
三、设立国家空间天气前沿研究重点研发计划 89
四、推进空间天气预报的全球化 90
参考文献 93
关键词索引 93
在线试读：
第*章 科学意义与战略价值
日地空间是当前人类航天活动、空间和平利用的主要区域，是与人类生存发展息息相关的第四生存环境。随着众多空间技术系统（如通信卫星、导航定位系统、监测和预警系统、各类对地观测系统等）进入空间，目前在轨运行的卫星已近千颗，预期未来 10 年将会有近千颗商业卫星升空，人类对空间技术系统的依赖迅速增加。空间促进了航天产业和信息产业的巨大发展，也在人类开拓新能源、新交通、新通信等空间战略经济新领域展现了广阔的前景。然而“水能载舟，亦能覆舟”，空间也使人类社会发展空间高技术领域面临空间灾害性天气的安全挑战，如卫星失效或陨落、通信中断、导航定位失灵、电力系统烧毁、人类健康受损等，使人类在发展航天、通信、导航、人类健康和国家安全等高技术领域蒙受巨大损失。空间天气预报日益成为人类有效进出空间、和平利用空间、推动经济社会可持续发展所需要的一种基本能力，是需要人类共同努力的一种崇高事业。
一、空间天气预报助推经济社会发展
与地球天气一样，空间环境也常常出现一些突发的、灾害性的空间天气变化，有时会使卫星运行、通信、导航和电力系统遭到破坏，影响天基和地基技术系统的正常运行和可靠性，危及人类的健康和生命，进而导致多方面的社会经济损失。因此，空间环境具有两重性：一方面，它是一种宝贵资源，如在通信、广播、教育、导航、气象、海洋利用和减灾防灾等众多领域，人类都因它而获益；另一方面，灾害性空间天气也可“覆舟”，给人类的生存和发展带来严重危害，影响人类的生产和生活。
中国正面临实现中华民族伟大复兴、建设自立于世界强国之林的历史重任，发展高科技、实现国防现代化是根本保证。在这种背景下，中国同世界发达国家一样，对空间天气预报产生了十分紧迫的战略需求。载人航天和探月工程是《国家中长期科学与技术发展规划纲要（2006—2020 年）》的重大专项。“十三五”期间预计将有近百颗卫星上天，载人航天要实现宇航员在空间实验室的居留，嫦娥奔月实施“绕、落、回”三步走的第三步，我国自主火星探测任务也将在 2020 年实现“绕、落”两步并做一步走。但不幸的是，卫星故障时有发生，据统计其中约 40% 来自空间天气。已发生的卫星事故或故障有：风云一号气象卫星、亚太二号通信卫星所遭遇的失败，嫦娥一号卫星发生单粒子锁定等。重大的灾害性空间天气常对航天器造成严重损伤，甚至导致其提前坠落。例如，1998 年 4～5 月美国银河 4 号通信卫星失效，造成美国 80% 的通信寻呼业务中断；2000 年 7 月 14 日的灾害性空间天气使 日本的宇宙学和天体物理学高新卫星（Advanced Satellite for Cosmology and Astrophysics，ASCA）失去控制，损失很大。在全球卫星通信、导航定位系 统迅速发展的形势下，我国也要有自己的各类天基技术系统。“十三五”期 间，我国的应用卫星、载人航天、深空探测等航天活动日益频繁，航天安全 形势严峻，空间天气预报需求迫切。
我国广大的中低纬地区处于全球电离层闪烁多发区域，经常发生影响卫星至地面无线电传输的电离层空间天气现象。在这些地区的卫星通信、导航定位经常受到影响，严重时可发生信号中断。例如，2001 年 4 月发生了 20年来*强的太阳爆发事件，引发电离层的强烈扰动，导致短波通信中断，其间还发生了美军飞机在海南撞毁我军战斗机事件，对我们的搜救工作产生直接影响。空间天气事件还有可能导致卫星导航定位系统失锁，引起全球定位系统（GPS）无法定位或误差极大。中国自主研制的北斗二代系列卫星自2009 年起进入组网高峰期，预计在 2020 年左右形成覆盖全球的由三十多颗卫星组成的全球导航定位系统。北斗二代系列卫星的导航定位精度要优于美国目前的 GPS 导航系统。然而，电离层扰动能导致导航定位精度误差高达百米，这种影响单靠导航系统本身的可靠性设计和提高系统本身的精度是无法消除的。由于惯性导航系统（INS）和 GPS 导航有其不可克服的局限性（如遮挡等），近年来利用地球的物理场进行导航又开始得到重视，地磁导航需要准确的地磁模型，以及抑制和消除地磁场实时测量干扰，这对空间天气预报提出了强烈需求。
随着人类社会高技术的发展，空间天气对电网、油气管道等高技术系统的影响成为新问题。太阳活动引起地磁场剧烈变化（磁暴），地磁场变化在地面形成感应电场，感应电场在变压器中性点接地的电网中产生地磁感应电流（GIC）。不同变化频率的 GIC 会对电网产生不同的影响，数值较大的突发性 GIC 和持续时间较长的 GIC 对电网安全的影响非常大。几乎遍布地球表面的电网由于其电力设备和输电线路的量大、面广，导致防灾的难度增加和由事故引发的经济损失加剧。尤其是在经济发达地区，电网规模越大，越容易受到攻击。1989 年 3 月 13～14 日爆发了称为魁北克事件的太阳风暴，当时Dst 指数为 ？589 纳特，导致加拿大魁北克地区大范围停电，600 万居民停电9 小时之久，损失功率近 200 亿瓦，直接经济损失达5 亿美元。虽然我国还没有发生类似于 1989 年加拿大魁北克（735 千伏电网）、2003 年瑞典马尔默（400 千伏电网）的大停电事故，但广东、江苏和浙江等经济发达地区（500 千伏电网）均发生过大量的磁暴侵害事件，其中，2004 年 11 月 9 日的磁暴 事故中，广东岭澳核电站变压器的实测 GIC *大值为 75.5 安培。由于我国 能源分布和经济发展不均衡，中西部的能源资源需要在全国优化配置，建设1000 千伏特高压电网、实现长距离输电能源资源优化配置，因此，我国电网将成为世界上规模*大的电网，未来特高压电网抗 GIC 能力将是严峻的挑战。针对我国地处中低纬、电网规模大等特殊性，研究灾害性空间天气对我国电网的影响，提出有效的影响评估、预测和次生现象分析方法，以及影响防治方法和治理技术，是保障我国未来超大规模电网安全运行的迫切需求。我国 可能受空间天气影响的领域可以总结如表 1-1。
表 1-1 我国受空间天气影响的领域和影响后果
二、空间天气预报加速科技进步
日地复杂系统是多学科交叉、在地球上无法模拟或重现的一个天然实验室，是具有自然科学原创性的新发现的重要区域。日地之间的空间环境涉及诸多物理性质不同的空间区域，如中性成分（中高层大气）、电离成分为主（电离层）、接近完全离化和无碰撞的等离子体（磁层和行星际），以及宏观与微观多种非线性过程和激变过程，如日冕物质抛射的传播、激波传播、磁场重联、电离与复合、电离成分与中性成分的耦合、重力波、潮汐波、行星波、上下层大气间的动力耦合等，这些都是当代难度很高的基本科学问题。研究日地系统所特有的高真空、高电导率、高温、强辐射、微重力环境，研究它当中的各种宏观与微观交织的非线性耗散，以及具有不同物理性质的空间层次间的耦合过程，了解灾害性空间天气变化的规律，获取原创性科学发现，已成为当代自然科学*富挑战性的国际前沿课题之一。空间天气的预报前沿将人类的知识体系从地面以碰撞为主的体系提升到空间以非碰撞为主的体系，不断增加人类对自然的认知，加速科技进步。
三、空间天气预报倍增空间安全
现代战争是陆、海、空、天、电多维立体的高技术信息化战争，战场空间已由陆地、空中、海洋扩展到空间，作战保障必须实施集大气环境、海洋环境、空间环境于一体的无缝隙保障。空间环境影响高技术战争和军事活动的所有任务领域。所有进入空间的军事技术系统（如航天、通信、导航、侦察、跟踪、目标识别及弹道导弹防御体系等的轨道、姿态、信息、材料、元器件等）都受到空间天气的影响。空间天气预报关系到争夺现代高技术战争的信息优势及战略打击武器的精确打击。海湾战争、科索沃战争都表明，现代局部战争是高科技战争，其显著特点之一就是战场重心向高层空间扩展。许多军事系统，如天基C4ISR 技术系统（指挥、控制、通信、计算机、情报、监视、侦察）及高精度打击武器等进入平流层及其以上空间，可高达数万千米。据美方报道，海湾战争中有 40% 的武器未命中目标，其中很大部分归因于空间天气。通常中高层大气密度 20%～40% 的变化将导致远程导弹轨道打击精度 20～40 千米的误差。美国在科索沃战争中就动用了 56 颗各类卫星，作用于战略谋划及空间直接指挥武器的精确打击。美国国防部高度重视空间保障系统，1998 年，第 55 空间天气中队从空军气象勤务部队转变为空间指挥机构，被视为作战机构。1997 年 9 月美国公布的新空间政策中，再次强调要积极发展空间控制和警惕潜在对手利用空间能力的增长。1998 年美国国防部和国家航空航天局专门制订了联合监测空间天气计划，包括建立由空间天气引起的航天器异常现象和对空间通信和导航影响的数据库等。在 2001年 4 月 1 日美军侦察机撞毁我军战斗机后的搜寻期，4月 3 日正值太阳风暴侵袭地球，造成无线电通信中断 3 小时，给搜寻工作、形势判断和决策造成很大困难。根据我国国家和军队武器试验总体规划，“十三五”及后续一个时期，多种临近空间飞行器及相关型号将陆续进入靶场试验，建设临近空间环境保障体系势在必行。湍流、重力波、行星波等对大气密度、成分、风场等的影响机理研究等，将成为关键的科学问题。因此，空间已成为重要的作战空间，是关系空天安全——制“天”权的重要组成部分，空间天气预报是抢占国家安全制高点的根本保证。空间天气对军事系统的主要影响见表 1-2。
表 1-2 空间天气对军事系统的主要影响
第二章 发展规律与研究特点
1957 年第*个颗人造卫星上天，人类进入空间时代。空间物理迅速发展成为一门新兴的多学科交叉的前沿基础学科，主要研究地球空间、日地空间和行星际空间的物理现象，研究对象包括太阳、行星际空间、地球和行星的大气层、电离层、磁层，以及它们之间的相互作用和因果关系。20 世纪 90年代末是空间物理走向“硬”科学时代的一个新的发展阶段，强调科学与应用的密切结合，并且由此产生了一门专门研究和预报空间环境特别是空间环境中灾害性过程的变化规律，旨在防止或减轻空间灾害，服务于经济社会发展和空间安全的新兴学科——空间天气学。
一、定义与内涵
太阳大气、行星际、地球磁层、电离层、中高层大气和银河宇宙线所组成的日地系统空间环境中出现的短时标变化的条件或状态称为空间天气。这些变化可能危害地面和空间技术系统的运行、可靠性及人类的健康和生命。空间天气科学是一门科学研究与技术发展相结合的新兴交叉科学，聚焦于研究日地系统乃至日球层中不同尺度的能量和物质的形成、传输、转化和耗散的基本过程和规律，并预报突发性空间环境变化及其对人类活动的影响。
空间天气预报包括对空间天气过程的研究、监测、建模、业务预报及效应服务 5 个方面。空间天气科学理解所能达到的水平和深度由各类先进的地基和空基等探测设施的探测能力、信息采集与处理能力所决定。除了科学理