[论文解读] Estimates of the Height and Date of the 25th Cycle of Solar Activity

В. Н. Обридко, Dmitry D. Sokoloff+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2023

Solar and Space Plasma Dynamics被引用 2

一句话总结

本研究将第25个太阳周期预测为中等偏低周期，黑子数峰值为125.2 ± 5.6，出现在2023年底或2024年初。研究采用第五个轴对称磁偶极谐波（l=5）的振幅和极区磁场反转时间作为预测指标，证实自2000年以来太阳周期强度呈下降趋势。

ABSTRACT

Further development of the work of Obridko et al. [1] based on recent data confirms the assumption that the 25th cycle of solar activity is a medium-low cycle. Its height is expected to be $125.2\pm5.6$, and the expected date of the maximum phase is the end of 2023 or the first quarter of 2024.

研究动机与目标

• 利用磁场谐波分析预测第25个太阳周期的振幅与峰值时间。
• 评估自21世纪初以来（尤其是第23周期之后）太阳周期强度的下降趋势。
• 验证第五个轴对称谐波（l=5）与极区磁场反转作为周期峰值预测指标的有效性。
• 通过将极区磁场强度与未来黑子数峰值关联，改进太阳周期预测。

提出的方法

• 分析1976年至2022年Wilcox太阳天文台（WSO）提供的太阳磁场演化数据。
• 将轴对称磁场的第五个轴对称谐波（l=5）量化为太阳周期重叠阶段的代理指标。
• 利用太阳活动极小期测得的极区磁场强度（Bpol）通过线性回归预测后续的黑子数峰值。
• 应用经验公式 SSNmax = 36.405 + 1.3666 × Bpol 估算第25周期的峰值。
• 追踪2023年3月的极区磁场反转事件及其与2023–2024年黑子数峰值时间的一致性。
• 比较第21至24周期的谐波振幅趋势，推断第25周期的预期行为。

实验结果

研究问题

• RQ1 基于轴对称谐波与极区磁场数据，第25个太阳周期的预期振幅是多少？
• RQ2 近期周期中，极区磁场反转时间与黑子数峰值之间存在何种相关性？
• RQ3 第五个轴对称谐波（l=5）在多大程度上可作为太阳周期峰值的可靠预测指标？
• RQ4 自2000年以来，g5,0谐波振幅的下降趋势如何影响第25周期的预测结果？
• RQ5 极区磁场强度与未来黑子数峰值之间的经验关系能否可靠地应用于第25周期？

主要发现

• 第25个太阳周期被预测为中等偏低周期，黑子数峰值为125.2 ± 5.6。
• 第五个轴对称谐波（l=5）的峰值出现在2022年年中，与低振幅周期一致，且比黑子数峰值提前1至1.5年，与以往周期表现一致。
• 2023年3月的极区磁场反转事件以及2023年6月平均极区磁场的零交叉点，与预期的黑子数峰值时间相符。
• 基于第22至24周期校准的经验公式 SSNmax = 36.405 + 1.3666 × Bpol，预测第25周期峰值为125.2 ± 5.6。
• 极区磁场强度的上一个峰值（65 µT）出现在2019年夏季，支持了该振幅预测。
• 自2000年以来，g5,0谐波振幅持续下降，尤其在第23周期之后，表明存在持续减弱趋势，与第24周期的低振幅及第25周期的预测一致。