12月1日以来，北京“极光”事件持续刷屏。受12月1日强磁暴事件的影响，我国北部黑龙江漠河、大庆以及北京怀柔都观测到了极光现象，引发了公众持续热议。“极光”一般只有在接近极光卵的有限纬度带能够观测到，在北京看到“极光”实属罕见（图1）。针对此次极光事件，包括中国子午工程在内的空间环境地基监测设备有什么观测，我们的空间天气科学家们又了解到什么？
图1 12月1日晚北京怀柔拍摄的极光（摄影：浦石）
此次极光事件由12月1日的强磁暴事件（最大Kp=7）引发。Kp指数即全球磁场指数，数值越大对应的地磁活动越强。11月29日，中国科学院国家空间科学中心空间环境预报中心（以下简称“预报中心”）发出空间天气预报：12月1日左右，日冕物质抛射将到达地球并引起强磁暴。随后，11月30日23:29UT、12月1日08:48UT，两组日冕物质抛射(CME)相继到达地球。地磁持续扰动，出现了3小时的强磁暴水平（Kp=7）、3小时的中等磁暴水平（Kp=6），12小时的小磁暴水平（Kp=5) ，如图2所示。关于此次磁暴事件，基于子午工程地磁数据获得了中国区域地磁扰动指数，如图3所示。由于磁暴极值期间，我国位于昏侧-半夜扇区，其地磁扰动幅度明显大于全球平均水平，如图3所示，这也与我国多地观测了极光现象相一致。
图2 太阳风参数和地磁Kp、Dst指数
图3 上：中国区域Dst（cDst）指数；下：Dst指数以及反演值（阴影）
为了获得此次磁暴事件对地球空间环境造成的全球性影响，国际子午圈联测工作组与预报中心紧密合作，在11月28日的第一时间研判了地球空间爆发强磁暴的可能性并及时发布了自11月30日开始联合观测的倡议。子午工程、国际非相干散射雷达网、南美空间天气实验室等国际子午圈的成员和合作监测网络迅速响应、高效部署，圆满完成此次国际联测，获取了极为宝贵的强磁暴期间多要素的同步观测数据。
参与联测的地面设备采用无线电、光学、地磁场测量等多种探测原理，采集到了80余个主要站点的电离层数据和中高层大气数据，为暴时空间环境研究建立了完整详实的数据库，也是解答令人困惑的中国北部地区极光、包括北京“极光”最直接和最有效的专业数据库，部分观测数据和结果如图4-图7所示。
图4 美国Millstone Hill非相干散射雷达探测的电离层100-500km高度区域的电子密度2023年11月30日至12月02日（世界时）
图5 珠海站全天空气辉成像仪观测到的电离层不规则体20231201
图6 子午工程武汉崇阳站MST雷达风场20231125-1203
图7 子午工程三亚站非相干散射雷达观测的电子密度
12月7日，为了总结联测活动成果、规划后续科学研究，美国麻省理工学院的张顺荣教授（国际子午圈计划首席专家组专家）、空间中心徐寄遥研究员（子午工程总工程师）、中国科学技术大学雷久侯教授三位联测活动召集人，以及地质地球所刘立波研究员等60多位专家和学者发起了联合探测科学研讨会，如图8所示，组织研究团队对磁暴时空间环境特征进行初步梳理和研读，并规划了后续联合研究活动。
图8 12月7日召开国际联测科学讨论会
通过对重大空间天气扰动事件的国际联合探测和后续研究，可以更完整地揭示太阳活动对地球空间环境的全球/大尺度影响，了解空间环境扰动在全球特别是沿着子午面的传播过程和规律，最终实现对空间天气的准确预测，造福人类高技术系统和文明发展。这也是国际子午圈计划的主要科学目标。
（供稿：国际子午圈联合探测工作组、子午工程中心）
