太陽射電暴是太陽大氣中射電波段輻射短時劇烈增強(qiáng)的現(xiàn)象。而根據(jù)觀測到的射電頻譜特征，可將射電暴分為寧靜太陽射電﹑太陽緩變射電和太陽射電爆發(fā)三種類型。許多研究者認(rèn)為，尖峰爆發(fā)可能源自耀斑中的諸多元爆發(fā)過程（Elementary Eruption），故對于太陽射電暴的研究對理解耀斑爆發(fā)過程具有重要的價值。

　　太陽射電尖峰暴（Solar Spikes）常在耀斑過程中大量出現(xiàn)，數(shù)量可成千上萬，一般在米-分米波段觀測到，具有窄帶、高亮溫（~<10^15  K）、短時標(biāo)（毫秒級）的特征，是各類太陽射電暴中亮溫最高的一類。山東大學(xué)空間科學(xué)研究院、前沿交叉科學(xué)青島研究院陳耀團(tuán)隊通過對產(chǎn)生尖峰暴的多尺度過程進(jìn)行模擬研究，首次在日冕條件下通過電子回旋脈澤過程得到X模二次諧頻的有效激發(fā)。

　　電子回旋脈澤輻射（Electron Cyclotron Maser Emission： ECME）是解釋尖峰暴的主要機(jī)制。該機(jī)制適用于等離子體頻率小于電子回旋頻率的環(huán)境中，由速度分布函數(shù)具垂直方向正梯度的高能電子通過電子回旋共振不穩(wěn)定性激發(fā)。該不穩(wěn)定性可直接放大等離子體中的可逃逸電磁模式（X、O模），產(chǎn)生輻射，是目前所知唯一一種在等離子體中可直接線性放大的輻射機(jī)制。

　　由于太陽射電暴的種類很多，對一些爆發(fā)事件的輻射機(jī)制還存在爭議，其中等離子體相干輻射可以解釋亮溫很高的爆發(fā)事件。相干輻射可能涉及波-粒相互作用、模式激發(fā)、激發(fā)波模之間的非線性耦合過程等，由于等離子體系統(tǒng)的復(fù)雜性，很多時候只能通過PIC（Particle-In-Cell）數(shù)值模擬方法進(jìn)行研究。受限于計算能力，在以往模擬研究中，研究者往往只能使用有限的粒子數(shù)，空間網(wǎng)格劃分也比較粗糙，導(dǎo)致非物理的數(shù)值噪聲很高，影響對真正發(fā)生的物理過程的識別，最終導(dǎo)致模擬結(jié)果可信度大打折扣。

　　北京超級云計算中心服務(wù)用戶（機(jī)構(gòu)用戶）數(shù)超過 30，000，擁有總核心數(shù)達(dá)27萬核，通用超算算力達(dá)10Pflops，更是獲得2020 HPC TOP100排名第三的好成績，排名僅次于神威太湖之光和天河二號超級計算機(jī)。

　　PIC模擬得到的模式色散關(guān)系，傳播方向分別為35°、95°和100°，（a-c）分別代表利用弱散射、中等散射、強(qiáng)散射電子的模擬結(jié)果。

　　在此次研究中，北京超級云計算中心為陳耀團(tuán)隊的數(shù)值模擬提供了高性能的并行計算平臺，支持上千個核進(jìn)行并行運(yùn)算，大大提高了運(yùn)算效率，節(jié)省了時間。在這樣的條件下，模擬空間網(wǎng)格可以設(shè)置幾百萬，每網(wǎng)格內(nèi)放近萬粒子，粒子總數(shù)能達(dá)到上百億，在保證運(yùn)行效率的前提下，大大提高了計算精度，為輻射機(jī)制的研究提供了很大的便利。

　　對于北京超級云計算中心在此次研究中提供的支持，陳耀教授表示，北京超級云計算中心資源豐富，兼容性高，計算快，可承載性高。服務(wù)方面有專人團(tuán)隊服務(wù)，問題解決快，后勤有保障。

　　陳耀團(tuán)隊介紹

　　山東大學(xué)空間科學(xué)研究院陳耀教授課題組研究方向為太陽爆發(fā)物理過程，主要從觀測數(shù)據(jù)分析、數(shù)值模擬和理論研究、太陽和空間射電探測裝備技術(shù)研發(fā)三方面組織科研工作。在科學(xué)研究方面，聚焦于太陽爆發(fā)中的能量釋放、粒子加速與射電輻射等多位一體的連鎖物理過程，在利用國內(nèi)外臺站、衛(wèi)星數(shù)據(jù)開展工作的同時，也著力培養(yǎng)和發(fā)展數(shù)值模擬研究力量；同時，根據(jù)科研需求組織技術(shù)隊伍研發(fā)高性能太陽和空間射電觀測系統(tǒng)，并建有空間電磁探測技術(shù)實驗室，以"科學(xué)引領(lǐng)、技術(shù)實現(xiàn)"為發(fā)展思路，以掌握有關(guān)射電探測關(guān)鍵技術(shù)為核心任務(wù)，積極參與和承擔(dān)國家重大科研設(shè)施的建設(shè)，通過承擔(dān)國家任務(wù)、實現(xiàn)實驗室的良性發(fā)展。目前，課題組正承擔(dān)有國家基金委重大項目課題、面上項目多項，以及國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目-子午工程II期的槎山太陽射電觀測系統(tǒng)等建設(shè)任務(wù)，編著"十三五"國家重點出版物出版規(guī)劃項目《等離子體物理學(xué)基礎(chǔ)》。

　　北京超級云計算中心介紹

　　北京超級云計算中心成立于2011年11月1日，由中國科學(xué)院和北京市政府共建，依托中科院計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心建設(shè)，運(yùn)營主體為北京北龍超級云計算有限責(zé)任公司。在2020年中國HPC TOP100榜單中，北京超級云計算中心A分區(qū)以Linpack測試性能3.74PFlops，榮獲2020 HPC TOP100榜單中國超算TOP3，通用CPU算力第一。

　　北京超級云計算中心以立足北京、輻射全國、構(gòu)建國內(nèi)領(lǐng)先、國際一流的信息化基礎(chǔ)設(shè)施及公共服務(wù)平臺為總目標(biāo)，面向科學(xué)計算、工業(yè)仿真、氣象海洋、新能源、生物醫(yī)藥、人工智能等重點行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，隨需提供超級云計算服務(wù)，支撐全北京市的產(chǎn)業(yè)升級與科技創(chuàng)新，助力國家科技發(fā)展。