丁留贯，蓝如师，蒋勇，彭建东

(南京信息工程大学1．物理与光电工程学院;2．数学与统计学院，江苏南京210044)

基于神经网络的太阳黑子面积平滑月均值预测

丁留贯1，2，蓝如师2，蒋勇2，彭建东2

(南京信息工程大学1．物理与光电工程学院;2．数学与统计学院，江苏南京210044)

黑子面积数是表征太阳活动的重要物理量，准确预测黑子面积能为太阳活动研究、空间天气业务等提供重要参考依据。本文提出一种基于BP神经网络的黑子面积平滑月均值预测方法，利用第20个太阳周之前的数据对网络进行训练，建立预测模型。对第21个太阳周至今的数据进行预测试验，并考虑不同训练步长、预测步长对模型精度的影响。结果表明，该模型能准确逐月预测黑子面积，采用不同训练步长时相对误差均不超过5%，进行更长时间的预测，相对误差会逐渐增大。

太阳活动;预测;太阳黑子面积;BP神经网络

Abstract:Sunspot area is an important feature to measure the solar activities．Prediction of sunspot area can provide useful information for solar activities and space weather studies，etc．In this paper，we propose a smoothed monthly mean sunspot area prediction method by using an artificial neural network．The prediction model is built by training the area data before the twentieth solar cycle，and then it is used to forecast the data after the twenty-first solar cycle．We also consider the influence of different training steps and prediction steps respectively．The proposed method is able to exactly forecast the sunspot area of the next month，and the relative errors for different training steps are all less than 5%．However，the relative error will get larger if the prediction time is longer．

Key words:solar active;prediction;solar sunspot area;artificial neural network

0 引言

太阳黑子是太阳活动的一种基本现象(方成等，2008)。早在两千多年前，我国汉朝时期就已经有关于太阳黑子的观测记录。17世纪伽利略发明望远镜之后，人们就开始对太阳黑子进行系统的观测，但直至1818年开始才有比较可靠的黑子数据。研究太阳黑子的性质，对理解太阳内部结构、空间环境等问题有着重要的意义。

人们通常用太阳黑子的相对数(即Wolf数)或黑子面积来研究它的变化规律。其中，黑子面积数记录每天出现在可见日面的黑子的面积(月平均)，某种意义上讲，它记录的是一种太阳磁活动的每日磁流量，表征的是太阳发电机产生黑子的功率(李可军等，2004)，以太阳半球面积的百万分之一为单位。……