空间中心科研人员提出基于物理过程的趋势扰动联合AI预测的F10.7指数模型

太阳10.7厘米射电流量(F10.7)是日面上所有源区发射的10.7cm射电波(2800 MHz)的总辐射流量。F10.7指数不仅是衡量太阳活动水平高低的重要参数，也是气象、通信、卫星导航等多个领域中不可或缺的空间环境指标，常作为大气密度模型、电离层模型等空间环境模型的重要输入参数。因此，准确预报F10.7指数对评估日地空间环境的整个状态具有重要意义。

受太阳活动区的快速演变和耀斑爆发等因素影响，F10.7指数会出现突发扰动。目前的F10.7预测方法在捕捉此类扰动时存在明显不足，难以实现F10.7指数的准确建模，显著影响了F10.7指数预报的准确性和实用性。

为了提高F10.7预报的准确性和可靠性，中国科学院国家空间科学中心太阳活动与空间天气重点实验室罗冰显研究员团队研发了基于因素分解与特征增强的F10.7指数预测方法。首先，团队将F10.7原始序列分解为基础趋势和短期扰动两个部分，分别对应太阳活动的周期性变化与瞬时扰动。随后，采用时序预测性能优异的iTransformer模型，对F10.7的趋势与扰动成分进行联合建模与预测，并融合两者结果获取最终预报值。同时，团队还引入了软X射线耀斑指数、活动区磁类型和X射线背景通量等参量来作为模型输入，增强模型对太阳活动特征的感知能力，进一步提高模型的泛化能力和对瞬时扰动的敏感度。

图1 F10.7预测模型结构图

与SWPC、BGS和CLS等国际业务预报机构的预报结果相比，该方法在短期和中期预报中显著提升了准确性与稳定性，并在不同太阳活动阶段展现出更强的适应性，为F10.7指数的高质量预报提供了新的解决方案。

图2 所提方法与国际业务预报模式的预测误差对比

该研究得到了中国科学院战略性先导科技专项资助，相关论文已发表于国际SCI期刊The Astrophysical Journal Supplement Series上，第一作者是中国科学院国家空间科学中心硕士研究生闫帅楠，通讯作者是蔡燕霞研究员和崔延美副研究员。审稿人评价“Your approach of separately forecasting the fundamental trend and transient disturbances is innovative and appears to improve prediction accuracy significantly.”

文章链接：Yan, Shuainan; Cui, Yanmei; Luo, Bingxian; Shi, Liqin; Cai, Yanxia. “Research on F10.7 Index Prediction Based on Factor Decomposition and Feature Enhancement.” The Astrophysical Journal Supplement Series 276 (1): 28. https://doi.org/10.3847/1538-4365/ad90a2.