电网为极端太空天气做好准备了吗？极端的太空天气会怎样？

　　电网为极端太空天气做好准备了吗？专家们认识到了这个问题，但是还有很多悬而未决的问题。下面来讲一下，极端太空天气对地球的影响，通过1989年Hydro-Québec的事件。

　　1989 年 3 月 13 日凌晨， Hydro-Québec 停止服务。整个Québec省停电九小时，一整天都中断了公共生活的许多方面。 太空天气受太阳严重影响的地球附近外层空间的状况，很快被确定为停电的原因。

　　“最初的故事是，太阳上有很多活动，然后是一场大磁暴，一些电力系统出现了问题，但那里没有太多细节，”大卫说Boteler 是加拿大政府国家资源部加拿大危害信息服务中心的科学家。“试图进行后见之明的调查，我们非常清楚缺乏数据，并且已经做了很多工作来填补空白。”

　　Boteler 谈到了 1989 年的停电，这是 6 月 8 日在美国国家科学院、工程和医学研究院（航空航天工程委员会和空间研究委员会）两个小组的联席会议上的小组演讲的一部分。

　　观察在停电前一周在世界各地收集的太阳数据，Boteler 及其同事意识到，不是一次，而是两次大型日冕物质抛射(CME)，即从太阳外层大气释放的带电粒子云。

　　“这不仅仅是任何古老的磁暴，”博特勒说。“我们认为实际上是第二次 CME 到来的冲击导致了 Hydro-Québec 停电。”

　　Hydro-Québec停电现在是太阳活动如何扰乱地球生命的一个典型例子，也是一个警示故事，我们可能对太空天气还不够了解，无法预测、先发制人或至少从类似的地磁风暴中迅速恢复.

　　随着太阳正式进入第 25 个太阳周期，随着太阳活动的增加，Québec水电公司的故事特别有影响力。

　　在6月8日的虚拟会议期间，专家们给出了一个专业团体的总体印象——跨越政府研究机构、管理人员和行业——非常关注空间天气对电网的潜在影响。他们说，尽管对这个问题的认识正在增长，但仍有必要更好地理解它。专家们正在设计和部署工具，以更好地评估这一威胁，他们还在探索研究机构、政府实体和私营企业之间的合作，这可能需要解决一个具有高度技术性的科学和工程问题以及实际和社会障碍的问题。

　　太空天气受太阳的强烈影响。它包括太阳辐射和太阳风与地球大气和磁层的相互作用，包括产生极光的高速带电粒子。

　　空间天气监测和探测。极端的太空天气会破坏卫星、中断通信或严重损坏电网和其他关键基础设施。专家表示，在电网最坏的情况下，损坏的确切程度和连锁效应很难预测。太阳活动本身就是监测和理解的挑战，而特定位置的因素，如当地地质和电网配置，会影响电力损失和基础设施损坏的短期和长期成本。

　　“至少在英国，太空天气投资在很大程度上受到了解社会经济影响的推动，”伦敦帝国理工学院研究员乔纳森伊斯特伍德说。“根据可能的影响，有很多关于投资什么来防御太空天气的合理问题。” 也就是说，在政府、公用事业和其他利益相关者采取昂贵的选择之前，例如改造整个电力网络，还有很多关于太空天气的研究有待研究。

　　Eastwood 参与了一个名为 SWIMMR 的英国项目，该项目致力于开发灵敏、耐用的仪器。执行预测建模；并最终评估风险。

　　欧洲航天局有自己的计划来收集太阳数据。伊斯特伍德说：“例如，计划中的守夜任务将向拉格朗日点 5 的稳定轨道发送一系列仪器，并且在更靠近地球的地方，一组专用卫星可以形成分布式空间天气传感器系统 (D3S)。”

　　专家组成员说：“先进的预警系统可以让电网运营商将风暴的影响降到最低，并准备尽快恢复服务。这种技术需要改进的数据收集已经在进行中，以及预测完全或部分电网故障的可能性的模型，以及对这些模型和响应工作的一些验证。”

　　政策问题。自 1989 年停电以来，太阳能数据收集已经有所改进，其中许多正在进行或最近开始。但专家们仍然描述了资助数据收集和鼓励数据共享方面的挑战，以及整体协作障碍。

　　“这有点像巴别塔的情况，”美国地质调查局地磁项目的研究地球物理学家安娜·凯尔伯特说。"这个问题如此复杂，跨越了这么多学科。"

　　Kelbert希望看到来自电网的数据实时共享，使研究人员能够将电网的变化与他们基于改进的太阳能和地质数据建立的预测模型进行比较。然而，“电网行业没有什么动力去分享电网系统配置，”她说。

　　虽然空间天气研究人员可能希望看到美国政策的更多变化，但在过去十年中，联邦政府已经注意到极端空间天气的威胁，并需要更好地了解它。值得注意的是，美国联邦能源监管委员会(Federal Energy Regulatory Commission)在2013年发布了779号令，指示向电力公司发布标准的非营利中介机构北美电力可靠性公司(North American Electric Reliability corp .)制定计划以减轻“地磁扰动”的影响，并建立描述任何此类事件严重性的基准。

　　美国国家海洋和大气管理局空间天气预测中心主任比尔·默塔说，这一步是“游戏规则的改变者”。Murtagh说，这是第一个认识到太空天气对电网潜在影响的联邦法规。

　　此外，2019年联邦应急管理局的一份文件确定了最令人担忧的可能的自然灾害，空间天气也在名单上。

　　未来几年，如果发生大的太阳风暴，这种日益增加的关注是否足以防止最坏的情况，还有待观察。