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来自中子监测数据库（NMDB）的每小时宇宙射线强度测量数据，NMDB是全球地面宇宙射线探测器网络。中子监测器检测到银河宇宙射线与地球大气相互作用时产生的次级中子。计数率是地球宇宙射线强度的代理，并受到太阳活动（11年周期）、瞬态太阳事件（Forbush减少）和地磁条件的调制。高纬度和高海拔站点的地磁截止刚度较低，因此对低能宇宙射线更敏感。银河宇宙射线（GCRs）是相对论性带电粒子——主要是质子和重核——被超新星残余激波加速到GeV-TeV能量。当它们进入太阳系时，它们的通量受到太阳风向外对流磁场的调制：在太阳活动极大期，增强的磁湍流使地球上的计数率比太阳活动极小期减少15-25%。在更短的时间尺度上，中子监测器是Forbush减少的主要地面探测器——宇宙射线强度的突然下降（通常在几小时内下降3-15%），由行星际CME的通过引起。地面增强（GLEs）——计数率的罕见但显著增加——标志着来自最强大太阳耀斑的GeV能量太阳高能粒子的到达。该数据集适用于时间序列预测和表格回归任务。

Hourly cosmic ray intensity measurements from the Neutron Monitor Database (NMDB) -- the worldwide network of ground-based cosmic ray detectors. Neutron monitors detect secondary neutrons produced when galactic cosmic rays interact with Earths atmosphere. The count rate is a proxy for cosmic ray intensity at Earth and is modulated by solar activity (11-year cycle), transient solar events (Forbush decreases), and geomagnetic conditions. Higher-latitude and higher-altitude stations have lower geomagnetic cutoff rigidity, making them more sensitive to lower-energy cosmic rays. Galactic cosmic rays (GCRs) are relativistic charged particles -- predominantly protons and heavier nuclei -- accelerated to GeV-TeV energies by supernova remnant shocks. As they enter the heliosphere, their flux is modulated by the solar winds outward-convecting magnetic field: during solar maximum, enhanced magnetic turbulence reduces the count rate at Earth by 15-25% compared to solar minimum. On shorter timescales, neutron monitors are the primary ground-based detectors for Forbush decreases -- sudden drops in cosmic ray intensity (typically 3-15% over hours) caused by the passage of interplanetary CMEs. Ground-level enhancements (GLEs) -- rare but dramatic increases in count rate -- signal the arrival of GeV-energy solar energetic particles from the most powerful solar flares. This dataset is suitable for time-series forecasting, tabular regression tasks.

搜集汇总

数据集介绍

构建方式

该数据集源自全球中子监测网络数据库，通过自动化数据采集流程整合了五个地面观测站自2005年至2026年的每小时宇宙射线强度记录。数据构建过程依托于欧洲联盟FP7计划支持的国际合作平台，每日通过GitHub Actions工作流进行更新，确保时序数据的连续性与时效性。原始观测值经过气压校正与效率校正处理，形成标准化的计数率指标，并以Parquet格式高效存储，最终生成了包含四十七万余条记录的规整表格。

特点

本数据集以小时分辨率捕捉宇宙射线强度的动态变化，涵盖太阳活动周期、福布什下降事件及地磁扰动等多尺度物理过程。其特色在于收录了不同经纬度与海拔高度的监测站数据，如高纬度的奥卢站与高海拔的少女峰站，通过各站点迥异的截止刚度实现对宇宙射线能谱的间接解析。数据字段不仅包含原始计数率，还衍生出日平均计数率及相对偏差百分比，为研究太阳活动对行星际空间的调制作用提供了多维度的分析基础。

使用方法

研究者可通过Hugging Face的datasets库直接加载数据集，并利用Pandas进行时间序列转换与透视分析。典型应用包括通过重采样识别福布什下降事件，或按年度聚合数据以揭示太阳周期调制规律。该数据集亦可与地磁指数、太阳耀斑事件等空间天气数据集联合使用，构建多物理参量的耦合分析模型。数据遵循非商业使用许可，引用时需注明原始数据来源及数据集发布页面。

背景与挑战

背景概述

中子监测器宇宙射线强度数据集由Julien Simon于2026年发布，依托于中子监测器数据库（NMDB）这一全球地基宇宙射线探测网络。该数据集汇集了自2005年1月1日至2026年4月1日期间，来自五个监测站的每小时宇宙射线强度读数，共计471,080条记录。其核心研究问题聚焦于通过地面中子计数率这一代理变量，量化银河宇宙射线在地球附近的通量变化，从而揭示太阳活动周期、瞬态太阳事件（如福布什下降）以及地磁条件对宇宙射线调制的复杂影响。作为空间天气研究的关键数据源，该数据集为理解日球层磁场的动态过程、预测太阳风暴对技术系统的潜在风险提供了不可或缺的观测基础，推动了天体物理学、空间气象学及辐射环境评估等多学科的交叉融合。

当前挑战

该数据集旨在解决宇宙射线强度时间序列预测与空间天气关联建模的挑战。具体而言，宇宙射线通量受到太阳11年活动周期、日冕物质抛射引发的福布什下降事件以及地磁截止刚度等多重因素的耦合调制，导致其时间序列呈现出高度非线性、非平稳的特征，准确分离并量化各物理机制的贡献颇具难度。在数据构建过程中，挑战主要源于全球监测网络的数据异构性：不同地理纬度与海拔的监测站因其截止刚度差异，对宇宙射线能谱的响应灵敏度不同，需进行复杂的压力校正与效率归一化处理以确保数据可比性；此外，数据中存在约4.2%的缺失值，且各监测站的数据采集频率与质量控制标准不尽一致，对构建长期、连续、均一化的多站融合数据集提出了严峻考验。

常用场景

经典使用场景

在空间物理与日地关系研究中，中子监测器宇宙射线数据集为探索太阳活动与宇宙射线通量之间的复杂关联提供了关键观测基础。该数据集最经典的使用场景在于分析宇宙射线强度的长期调制现象，特别是其与太阳11年活动周期的反相关性。研究人员通过整合全球多个监测站（如奥卢、纽瓦克、少女峰等）的小时级计数率数据，能够精确追踪太阳极大期与极小期之间宇宙射线通量约15-25%的周期性变化，从而揭示日球层磁场结构对高能粒子传播的全局性影响。

实际应用

在实际应用层面，中子监测器数据是空间天气预警与辐射环境评估不可或缺的输入。航空与航天领域依赖其实时监测能力，以预警地面增强事件（GLEs）——这类由强太阳耀斑产生的高能粒子暴会显著提升大气中的辐射剂量，对航班乘客、机组人员及宇航员构成健康风险。同时，数据服务于地磁暴预报模型的验证与改进，通过关联宇宙射线强度突变与行星际扰动，可提升对太阳风暴抵达时间及强度的预测精度，为卫星运行、电网稳定等关键基础设施提供防护依据。

衍生相关工作

围绕该数据集衍生的经典研究工作广泛涵盖了空间物理学、机器学习及跨学科应用。在物理建模方面，研究基于多台站观测构建了宇宙射线调制参数的经验模型，如力场近似模型的精细化。在数据分析领域，学者应用时间序列预测算法（如LSTM、Transformer）尝试提前数小时至数天预测福布什下降事件的发生与恢复。此外，数据集常与地磁指数（Dst、Kp）、太阳风参数等多元数据融合，用于构建综合性的空间天气因果推断框架，推动了日地系统耦合机制的集成研究。