Variations of TEC over Iberian Peninsula in 2015 due to geomagnetic storms and solar flares
利用全球导航卫星系统接收器和电离层探测仪从两个地点获得的数据,对伊比利亚半岛上空的电离层总含量进行了研究。应用主成分分析的TEC数据,使我们能够提取两个主要模式。每种模式的特征在于每日TEC变化的某种类型(PC)和它的幅度为每个研究日(由经验正交函数,ω)。这些模式的变化以及原始TEC数据的关系进行了研究,2015年的四个最强的磁暴和三个低幅度的地磁扰动在同一个月内观察到的。发现EOF与表征太阳紫外线和XR通量、太阳耀斑次数、太阳风参数和地磁指数的空间天气参数有很好的相关性。利用滞后0至2天的空间天气参数组合,建立了多元回归模型,以拟合EOF。结合EOFs的回归模型与相应的PC,我们重建TEC变化的空间天气参数的函数,在前几天观察。还研究了使用这种重建的TEC预测的可能性。
2020-07-31 physics.geo-ph physics.space-ph
STEREO and Wind observations of a fast ICME flank triggering a prolonged geomagnetic storm on 5-7 April 2010
2010年4月5日,风号探测器在地球前方探测到一个行星际激波,随后是一个快速(平均速率650公里/秒)的行星际日冕物质抛射(ICME)。在随后的中等磁暴期间(最小Dst = -72 nT,最大Kp=8-),与银河15号卫星的通信中断。我们将STEREO/SECCHI的图像与近地原位观测相联系,并表明ICME在太阳和地球之间没有减速。ICME侧翼导致了一个长时间的风暴增长阶段。这是第一次用立体声日光层成像仪直接观测到这种掠射碰撞。ICME内部的磁云(MC)不能用假设不变方向的方法建模。这些观测结果证实了以下假设:被归类为(1)长持续时间MCs或(2)磁云状(MCL)结构的ICME部分可能是航天器轨道通过ICME侧翼的结果。
2010-10-20 physics.geo-ph physics.space-ph
Geomagnetically Induced Currents in the Irish Power Network during Geomagnetic Storms
地磁感应电流是地球空间天气的一种常见危害。它们发生在电力传输网络中,已知在高纬度和中纬度国家都有不利影响。在这里,我们研究了五次地磁风暴(2016年3月6日至7日、2015年12月20日至21日、2015年3月17日至18日、2003年10月29日至31日和1989年3月13日至14日)期间爱尔兰输电网络(地磁纬度54.7--58.5 $^{\circ}$ N)中的GIC。本文采用平面波法模拟了大地电场,并建立了大地电磁模型。然后计算了220、275和400 kV输电网络的GIC。在所研究的最大风暴期间,用我们的MT模式计算的峰值电场高达3.8 V km \textsuperscript{-1},伴随的GIC高达23 A。用均匀电阻率模型计算,其峰值分别为1.46 V km \textsuperscript{-1}和25.8 A.我们发现,三个400和275千伏变电站是最有可能的位置,爱尔兰Transformers经历大GIC。
2016-11-23 astro-ph.EP physics.geo-ph physics.space-ph
Geomagnetic storm dependence on the solar flare class
内容太阳耀斑常被用作地磁暴的前兆。特别是Howard和Tappin(2005)最近在A&A上发表了太阳耀斑的X射线类与磁暴的Ap和Dst指数之间的依赖关系,这与早期发表的结果相矛盾。目标。我们比较了已发表的结果耀斑风暴的依赖性,并讨论了可能的来源的差异。方法.我们分析了以下差异的来源:(1)不同的观察间隔,(2)不同的统计方法和(3)不同的事件识别和比较方法。结果我们的分析表明,磁暴的大小可能与太阳耀斑的X射线级别无关。
2006-01-25 physics.plasm-ph physics.space-ph
Scintillations in Southern Europe during the geomagnetic storm of June 2015: analysis of a plasma bubbles spill-over using ground-based data
针对2015年6月地磁暴中赤道等离子体泡向北溢出至南欧的罕见现象,结合多源数据分析不同尺度电离层不规则结构特征,明确区域电离层扰动规律及监测的重要性。
2024-12-09 physics.geo-ph physics.space-ph
Plasma and Magnetic Field Characteristics of Solar Coronal Mass Ejections in Relation to Geomagnetic Storm Intensity and Variability
到目前为止,第24太阳活动周最大的磁暴发生在2015年3月17日和6月22日,$D_{\rm st}$最小值分别为$-223$和$-195$ nT。这两个磁暴都呈现出多阶段发展的特征。我们研究了驱动日冕物质抛射(CME)的等离子体和磁场特征与磁暴发展的关系。一个特别的努力是重建的原位结构,使用梯度-Shafranov技术和比较重建结果与太阳观测,这给出了一个更大的空间视角的源条件比一维原位测量。关于CME等离子体和磁场特征如何控制磁暴强度和变率,获得了以下关键结果:(1)分别提出了2015年3月17日和6月22日磁暴多阶段发展的鞘-喷出物-喷出物机制和鞘-鞘-喷出物情景;(2)发现了CME磁绳特征产生强磁暴的两个对比事例,表明磁绳南向不是强磁暴的必要条件;以及(3)2015年3月17日意外的强烈磁暴是由两个连续的CME之间的相互作用加上来自后方的高速气流的压缩造成的,这本质上是\citet提出的“完美风暴”情景[][即,各种情况的组合导致了异常量级的事件]{liu 14 a},因此“完美风暴”的情况可能并不像该短语所暗示的那样罕见。
2015-08-06 astro-ph.SR physics.space-ph
Torsional Alfven wave embedded ICME magnetic cloud and corresponding geomagnetic storm
大尺度太阳风结构与地球磁层相互作用过程中的能量传递是空间天气研究中的一个长期问题。为了理解这一点,研究人员广泛研究了磁暴和亚磁暴现象。目前的认识表明,行星际向南磁场分量的长持续时间是磁暴最重要的参数。这种持续时间长的向南强磁场通常与ICME、扭转阿尔芬波动叠加的同向旋转相互作用区(CIR)和快速太阳风流有关。嵌入CIR的扭转阿尔芬波动已经被发现很久了,然而嵌入这种波动的磁云很少被观察到。阿尔芬波在ICME/MC中的存在以及这些波对风暴演变的影响仍然是一个有趣的研究课题。目前的工作证实了与2月15日发射的CME相关的磁云中的扭转阿尔芬波,该CME于2011年2月18日撞击地球磁层。此外,观测表明,这些波在磁暴期间向磁层注入能量,并导致地磁暴的恢复时间较长。我们的研究表明,扭转阿尔芬波的存在显着控制风暴动力学。
2018-10-14 physics.space-ph
Dependence of Intensities of Major Geomagnetic Storms (Dst $\le$ -100 nT) on Associated Solar Wind Parameters
地磁暴是带有南向磁场的太阳风与磁层持续相互作用的结果。为研究不同太阳风参数对大磁暴强度的影响,利用1998 - 2006年发生的67次大磁暴,计算了大磁暴强度与南行星际磁场$B_s$时间积分的相关系数,相关磁暴主相期间的太阳风电场($E_y$)和注入函数(Q)。SYM-H $_{min}$表示伴随的大磁暴强度,I($B_z$)、I($E_y$)和I(Q)分别表示伴随的大磁暴主相期间$B_z$、$E_y$和Q的时间积分。I($B_z$)和SYM-H $_{min}$之间的推导出的CC为0.33,而I($E_y$)和SYM-H $_{min}$之间的CC为0.57,I(Q)和SYM-H $_{min}$之间的CC为0.86。结果表明,除了南向磁场和太阳风速度外,太阳风动压或太阳风密度对太阳风能量向磁层的传递起着重要作用。具有强地球有效性的太阳风需要太阳风动态压力$>$ 3 nPa或太阳风密度$>3$ nPa $/V_{sw}^2$。大而长的持续时间$B_s$本身并不能确保一个大的地磁暴,特别是如果太阳风动压非常低,因为大而长的持续时间Bs不是一个充分的条件,只是触发一个大的地磁暴的必要条件。
2020-03-06 astro-ph.EP physics.space-ph
Longitudinal variations of positive dayside ionospheric storms related to recurrent geomagnetic storms
对2004 - 2008年太阳活动下降阶段的地磁和电离层条件下,周期性磁暴(RGSs)期间赤道电离异常昼侧正电离层暴的个例事件和统计数据进行了分析。结果表明,总电子含量(TEC)有一个趋势,以最小化之前的RGS开始和峰值后3至4天,即在RGS恢复阶段产生的高强度长时间的连续极光活动。在高速太阳风流中,TEC的最大值与太阳风速度的最大值一致。利用电离层探测仪和COSMIC/FORMOSAT-3无线电掩星两种独立方法得出的电子含量垂直剖面分析表明,在2008年3月28日电离层风暴最大时,F2层增厚,NmF 2增加约50%,hmF 2升高几十公里。正电离层暴对太阳、日光层和地磁驱动因素的响应显示出显著的纵向不对称性。在-90 ° ~ 90 °的经度范围内,太阳光照起主要作用,而在90 ° ~-120 °的经度范围内,日球驱动因子和地磁驱动因子的影响变得显著。TEC增强与日光层和地磁驱动因子的相关性在12月至2月期间最高(r从~ 0.3增加到~0.5)。我们推测,这可能是由于太阳天顶角的影响,风暴时间的热层总和(O/N2)增强的影响,以及穿透行星际和磁层起源的电场。
2013-12-19 physics.space-ph
Estimation of cold plasma outflow during geomagnetic storms
起源于电离层的低能离子是磁层等离子体的重要组成部分。然而,测量冷离子是困难的。观测必须在足够高的高度进行,通常是在航天器由于太阳照射而获得正电荷的空间区域进行。因此,冷离子与卫星粒子探测器隔离开来。此外,航天器只能在其轨道的某些部分覆盖离子流出的关键区域,因此如果需要连续的长时间观测,例如在地磁风暴期间,就会出现额外的复杂性。在本文中,我们提出了一种新的方法,结合天气观测和一种新的技术来估计磁通量和总流出在不同阶段的磁暴。我们的研究结果表明,在整个风暴的流出率和运输的大变化。在风暴主相之前,流出速率是中等的,冷离子主要来自中等大小的极帽区域。在风暴的整个主阶段,外流率增加,极冠源区扩大。此外,由于对流增强而导致的更快的传输,导致在磁暴期间向近地区域提供更多的冷离子。
2016-05-31 physics.space-ph
Satellite Drag Analysis During the May 2024 Gannon Geomagnetic Storm
本研究针对2024年5月Gannon地磁暴,评估地磁指数ap预报效果、分析热层密度变化及低轨卫星受影响的大尺度趋势,为低轨卫星安全与轨道可持续性提供支撑。
2024-07-15 astro-ph.EP physics.space-ph
Modeling the recovery phase of extreme geomagnetic storms
对有记录以来最大风暴的恢复阶段进行了研究。这些事件为两个目标提供了一个非凡的机会:(1)验证Aguado等人[2010]的双曲线模型,用于卡林顿事件或1989年3月魁北克水电停电事件等严重干扰后的恢复阶段,以及(2)检查恢复时间和风暴强度之间的线性关系是否仍然符合。我们的研究结果揭示了高精度的双曲衰减函数再现磁层的极端风暴后的恢复阶段。此外,磁层恢复所需的特征时间以指数方式取决于磁暴的强度,如双曲线衰减中所涉及的两个参数之间的关系所示。当风暴强度减弱时,这个指数函数可以用线性函数来逼近。
2014-05-19 astro-ph.EP physics.geo-ph physics.space-ph
Intense Geomagnetic Storms during Solar Cycles 23-25
本文分析了太阳活动周23-25期间由CMEs和CIRs引发的强地磁暴,通过2023年4月24日的风暴案例,强调基于太阳源和太阳风参数理解风暴演变及编目此类事件的重要性。
2024-01-07 astro-ph.SR physics.space-ph
An Optical Analysis of Sunspots as Predictors of Geomagnetic Storms
本文分析1868—2010年强地磁暴aa指数与源头太阳黑子特征的关系,发现其与太阳黑子平均强度乘面积所得“总强度”显著相关。
2023-08-18 astro-ph.SR physics.space-ph
The 10 October 2024 geomagnetic storm may have caused the premature reentry of a Starlink satellite
定性分析2024年10月10日地磁暴对Starlink-1089卫星提前10天再入的影响,发现风暴主相 onset 与卫星高度急剧衰减吻合,呼吁未来研究确立两者因果关系。
2024-12-19 physics.space-ph
Ionosphere-thermosphere global time response to geomagnetic storms
在这项研究中,我们研究了2001年5月至2011年9月期间与168场CME驱动的地磁风暴相关的热层中性质量密度加热。我们使用由两颗低轨卫星运载火箭:CHAMP和GRACE测量的中性密度。对于每一个风暴,我们叠加地磁和密度数据的时间时,IMF B $_\mathrm{z}$组件急剧转向南选择为零时代的时间。这表明风暴主要阶段开始。结果表明,SYM-H指数在风暴主相爆发后12小时达到最小值$-$ 42 nT。与安静值相比,焦耳加热增强约200\%。就热层密度而言,平均而言,两个半球的高纬度地区(极光区和极冠)在风暴的前1.5小时内都非常热。赤道的响应可能与TADs(旅行大气扰动)的直接向赤道传播有关。在热层加热中发现了轻微的南北不对称性,这很可能是由于风暴主相的最初几个小时中有一个正的B $_\mathrm{y}$分量。
2017-10-21 physics.space-ph
Prediction of SYMH and ASYH indices for geomagnetic storms of solar cycle 24 including recent St. Patrick's day, 2015 storm using NARX neural network
人工神经网络(ANN)在预测磁暴、亚暴等磁层/电离层不规则过程中取得了很好的效果。SYMH和ASYH指数代表环电流的纵向对称和非对称分量。在这里,试图开发一个预测模型,这些指标使用人工神经网络。环电流状态取决于它的过去的条件,因此,有必要考虑其历史的预测。考虑到这种影响,非线性自回归网络与外源输入(NARX)的实现。该网络考虑30分钟的输入历史和120分钟的输出反馈。太阳风参数主要是速度、密度和行星际磁场作为输入。使用1998-2013年磁暴期间最小SYMH <-85 nT的SYMH和ASYH指数作为训练两个独立网络的目标。我们提出了SYMH和ASYH指数在9个太阳活动周的地磁风暴,包括最近最大的风暴发生在圣帕特里克节,2015年的预测。目前的预测模型再现了SYMH和ASYH指数的整个时间剖面,在噪声水平范围内有~ 10-30分钟的小变化,表明行星际源和磁层过去状态的重要贡献。因此,开发的网络可以预测SYMH和ASYH指数约一个小时前,提供实时上游太阳风数据。然而,在大风暴的主相期间,残差(经模拟)被发现是大的,这表明内部因素的影响,如磁层过程
2017-03-30 physics.space-ph
Distribution and Recovery Phase of Geomagnetic Storms During Solar Cycles 23 and 24
本研究分析第23、24太阳活动周不同驱动源引发的地磁暴分布特征,重点探究单峰、多峰暴恢复相的参数依赖性,发现两类暴恢复相的影响因素存在差异,为理解地磁暴演化提供新依据。
2024-04-14 astro-ph.SR physics.space-ph
Hemispheric Differences in the Response of the Upper Atmosphere to the August 2011 Geomagnetic Storm: A Simulation Study
利用三维非静力环流模式,研究了2011年8月5-6日大磁暴对热层-电离层系统的影响。该模型由行星际磁场(IMF),太阳活动和极光活动的测量风暴时间输入数据驱动。在同一时期的安静稳定的条件下进行模拟,以及为了评估的中性和等离子体参数的风暴的响应。在风暴期间,高纬平均离子流增强高达150- 180%。最大的离子流被发现在风暴的主要阶段。总体而言,全球平均中性温度增加高达15%,而最大热响应在冬季南半球高纬度地区高于夏季北半球:高纬度平均温度分别增加40%和20%。全球平均焦耳加热增加了三倍多。在磁暴的不同阶段,水平离子流和热层流的大小和形态存在明显的半球差异。在风暴的主要和恢复阶段,发现热层环流的最大半球差异,表现出明显的地理变化。平流强迫被发现有助于模拟的半球差异。
2015-10-18 astro-ph.EP physics.geo-ph physics.space-ph
Geomagnetic Storm Main Phase Effect on the Equatorial Ionosphere over Ile-Ife as measured using GPS Observations
利用Ile-Ife站的GPS观测资料,研究了2011年8月5 - 6日和9月26 - 27日两次强磁暴事件的主相对赤道电离层的影响。\ang{9.84} N,长。东经77.25度,倾角\ang{7.25} N)。总电子含量(TEC)的配置文件在主相位的两个地磁干扰天进行了比较,平静的时间平均配置文件,以检查赤道电离层的响应。结果表明,两次风暴事件的强度与行星际磁场z分量(IMF-Bz)和太阳风速度(Vsw)的强南向有较好的相关性,扰动风暴时间(Dst)廓线呈多阶发展。在2011年8月5日至6日的风暴过程中,观测到TEC耗尽,TEC记录的最大值为9.31 TECU。在2011年9月26日至27日的风暴过程中,记录到的最大TEC值为55.8 TECU,说明TEC增强。2011年8月5日至6日主阶段开始时,观察到显著闪烁指数值为0.57,随后出现长时间抑制,而2011年9月26日至27日的闪烁影响不太显著,最大值为0.33。目前的研究表明,快速的能量输入太阳风在磁暴事件的影响大的变化TEC和显着的闪烁现象,在Ile-Ife,尼日利亚赤道电离层。
2019-10-24 physics.space-ph
Geomagnetic Storms and Satellite Orbital Decay
本文研究不同类型地磁暴对低地球轨道卫星轨道衰减的影响,并分析卫星物理属性如何加剧衰减,强调空间天气监测与预测对保护天基技术的重要性。
2025-06-03 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Editorial: Impacts of the Extreme Gannon Geomagnetic Storm of May 2024 throughout the Magnetosphere-Ionosphere-Thermosphere System
本文通过多学科方法分析了2024年5月极端加纳顿磁风暴对磁层-电离层-热层系统的影响,揭示了空间天气事件对地球环境的作用机制。
2025-11-20 physics.space-ph
Probabilistic Prediction of Geomagnetic Storms and the K$_{\textrm{p}}$ Index
地磁活动经常使用概括指数来描述,以概括空间天气影响的可能性,以及在参数化空间天气模型时也是如此。特别是地磁指数$\text{K}_\text{p}$被广泛用于这些目的。当前最先进的预测模型使用各种方法提供确定性的$\text{K}_\text{p}$预测,包括数学推导函数、基于物理的模型和神经网络,但不提供与预测相关的不确定性估计。本文提供了一个样本方法来生成一个3小时前的$\text{K}_\text{p}$预测与不确定性的界限,并从这个提供一个概率磁暴预报。具体来说,我们使用了一个两层架构,分别预测风暴($\text{K}_\text{p}\geq 5^-$)和非风暴的情况下。由于太阳风驱动的模型在预测瞬变驱动活动的开始方面能力有限,我们还引入了一个使用太阳X射线通量的模型变体,以评估包括太阳活动代理的简单模型是否可以改善对地磁风暴活动的预测,其提前时间长于L1到地球的传播时间。通过比较这些模型的性能,我们表明,包括操作上可用的信息,太阳辐照度提高预测模型的能力,以捕捉地磁风暴的发作,这可以实现,同时也使概率预报。
2020-07-06 physics.space-ph stat.AP
Quasi-planar ICME sheath: a cause of first two-step extreme geomagnetic storm of 25th solar cycle observed on 23 April 2023
本文研究第25太阳活动周2023年4月23日的两步极端地磁暴,发现准平面磁结构(PMS)导致的弱绝热膨胀增强了南向磁场分量,从而高效驱动地磁暴。
2024-01-12 astro-ph.SR physics.space-ph
Effects of CME and CIR induced geomagnetic storms on low-latitude ionization over Indian longitudes in terms of neutral dynamics
本文介绍了2016年10月12日至20日和2017年5月26日至31日发生在太阳周期24下降阶段的强烈磁暴期间电离层的响应。全球定位系统的总电子含量(TEC)分别在地磁倾角为32.23°N、32°N和39.49°N的因斯布鲁克、加尔各答和西里古里测量,并在印度经度区的勒克瑙(异常峰以外)、海得拉巴(地磁赤道和EIA北峰之间)和班加罗尔(磁赤道附近)的国际全球导航卫星系统服务站测量。在2016年10月的风暴期间,在勒克瑙,因斯布鲁克,海得拉巴,班加罗尔观察到了周日最大值超过20-45 TECU的显著峰值,在2017年5月的风暴中,在西里古里,因斯布鲁克,加尔各答和海得拉巴观察到了10-20 TECU。TIMED航天器上的GUVI图像测量热层O/N2比率,显示10月16日的高值(O/N2比率约为0.7),与风暴期间的其他日子相比,观察到了积极的风暴影响。观测到的特征已被解释为赤道热层中O/N2比率的增加,即2016年10月风暴的CIR诱导的高速太阳风(HSSW)事件。TEC的增强也可以用极光电射流(AE)、从水平风模型(HWM 14)获得的中性风值以及从2016年10月和2017年5月风暴的磁强计数据中获得的赤道电射流强度来解释。这些结果是第一个从印度经度部门的CME和CIR驱动的磁暴对TEC的影响,在太阳周期24的下降阶段的报告。
2020-06-12 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.geo-ph
A Hyperbolic Decay of the Dst Index during the Recovery Phase of Intense Geomagnetic Storms
人们通常认为再现磁层恢复相,如Dst指数所示,是指数函数。然而,磁层在最初的几个小时内比在后期恢复阶段恢复得更快。磁层响应的早期陡度和后期平滑度是一个特征,它导致了用双曲线衰减函数代替指数函数来再现恢复阶段的建议。对1963-2006年强风暴的恢复阶段进行了叠加历元分析,将风暴按强度分为5个子集。双曲线衰减函数再现实验数据比指数函数做任何子集的风暴,这表明dDst/dt和Dst之间的非线性耦合。此外,这种数学函数,其中Dst指数的减少程度取决于时间,允许解释不同的生命周期的物理机制中涉及的恢复阶段,并提供了新的见解Dst指数的建模。
2014-05-20 astro-ph.EP physics.geo-ph physics.space-ph
Ionospheric Response to the May 11, 2024, Geomagnetic Superstorm over Ecuador
本研究利用GPS VTEC数据分析了2024年5月G5级地磁超级风暴对厄瓜多尔电离层的影响,发现主相期间TEC异常下降、恢复阶段逐渐增加,揭示了电离层响应的复杂性并强调实时监测的重要性。
2025-02-06 physics.space-ph
On the features of great Forbush effect during May 2024 extreme geomagnetic storm
本研究针对2024年5月极端地磁暴期间的强Forbush效应,结合全球中子监测网络数据与IZMIRAN的两种方法,分析宇宙线特征与太阳、行星际及地磁扰动的关联,测得Forbush效应幅度15.7%及约4%的磁层效应。
2025-01-14 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Geomagnetically Induced Currents (GICs) during Strong Geomagnetic Activity (Storms, Substorms, and Magnetic Pulsations) on 23-24 April 2023
本研究分析2023年4月23-24日强地磁活动期间的地磁感应电流,发现夜间GIC与亚暴电集流扩展相关,早晨GIC由Ps6脉动及高密度太阳风结构引起,并追踪了不同纬度的GIC经向剖面。
2023-12-26 physics.space-ph
The role of extreme geomagnetic storms in the Forbush decrease profile
Forbush减少(FD)和磁暴(GS)是两种不同的空间天气事件,它们具有共同的成因,如行星际日冕物质抛射(ICME)或共转相互作用区(CIR)。通常,ICME会导致高振幅FD和极端GS。然而,极端GS和强FD之间的相互联系研究甚少。在这里,我们展示了五个ICME引起的极端风暴和各自的FD配置文件的影响。我们观察到GS的突然风暴开始与FD开始一致。有趣的是,我们还注意到在GS的主要和恢复阶段中子计数逐渐增加。中子计数的最大增强与Sym-H指数的最小值相一致。这种增强主要在所有中子监测器中可见,但与低能中子相比,高能中子的增强明显。由于ICME-磁层相互作用,地球的磁屏蔽减弱,使得更多的宇宙射线到达地面。因此,我们得出结论,磁暴条件高度影响FD配置文件以及外部的原因代理。因此,它是必不可少的,包括地磁场变化的影响,用于重现FD配置文件的模型。
2021-12-18 astro-ph.SR physics.space-ph
Sun-Earth connection Event of Super Geomagnetic Storm on March 31, 2001: the Importance of Solar Wind Density
2001年3月29日,在NOAA太阳活动区9393(N20 W19)观测到了一次X1.7级耀斑和一次日冕日冕物质抛射,预计速度为942 km/s。当CME到达地球时,它引发了一场超级地磁风暴(以下简称超级风暴)。我们发现日冕物质抛射总是按照不同能量质子的强度-时间分布向地球方向移动。考虑L1点太阳风的延迟地磁效应,利用SYM-H指数,分析了2001年3月31日超级风暴主相的太阳风参数。根据SYM-H指数在超级风暴主位相期间的变化特征,将超级风暴主位相分为两个阶段。对比研究了引起这两部分的太阳风参数,发现除了南向磁场和太阳风速度外,太阳风密度对太阳风能量向磁层的传递起着重要作用。
2019-10-16 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Assessment of the Performance of Ionospheric Models with NavIC Observations during Geomagnetic Storms
本文评估了全球经验模型的性能:国际参考电离层(IRI)-2016和NeQuick 2模型推导的电离层总电子含量(TEC)与印度星座导航(NavIC)/印度区域导航卫星系统(IRNSS)估计的TEC在磁暴条件下。本研究是在Incident上空进行的(地理:22.52 $^{\circ}$ N 75.92 $^{\circ}$ E,磁倾角:32.23 $^{\circ}$ N,靠近印度区赤道电离异常(EIA)区域的北峰)。对当前太阳周期衰退阶段的强风暴(2017年9月6日至10日)、中等风暴(2017年9月26日至30日)和轻度风暴(2018年1月17日至21日)进行了分析。据观察,与NavIC观测到的TEC相比,IRI-2016和NeQuick 2得出的TEC都被低估了,因此无法预测该地区TEC的风暴时间变化,需要NavIC的真实数据才能更好地预测可变的印度经度扇区。
2020-05-22 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.geo-ph
Global transformer overheating from geomagnetic storms
本文整合变压器热模型、历史地电场与全球电导率模型,评估严重地磁风暴引发全球长期停电的风险,发现万年一遇风暴或使欧美约1%人口停电数月至数年。
2024-12-09 physics.ao-ph physics.soc-ph physics.space-ph
Ionospheric response to Strong Geomagnetic Storms during 2000-2005: An IMF clock angle perspective
本文介绍了赤道电离层对2000-2005年期间(第23个太阳活动周的下降阶段)发生的11次强到强磁暴的响应。分析已使用国防气象卫星计划(DMSP)的全球离子密度图进行。观测结果表明,在91%的情况下,日落后赤道不规则性发生在行星际磁场(IMF)钟角由北向南转换后的3 h内,这说明了除了IMF Bz外,IMF By在电场瞬发穿透(PPEF)过程中所起的重要作用.这是对先前报道的(Ray等人,2015年)从南部IMF Bz穿越-10 nT产生ESF的4 h窗口。
2020-08-15 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.geo-ph
Impact of Intense Geomagnetic Storm on NavIC Signals Over Indore
本文研究2017年9月8日强地磁暴期间印多尔地区的 NavIC 信号闪烁,结合地磁指数、S4 指数与 L5 载噪比观测,揭示其导致定位精度下降。
2023-02-13 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.geo-ph
On the impact of the geospace environment on so-lar-lithosphere coupling and earthquake occurrence
我们发现,在磁暴在磁层内部产生新的辐射带后大约两个月,在新产生的辐射带的磁场线足迹附近可能发生增加的地震活动性。1991年3月24日,释放和辐射效应组合卫星(CRRES)在一次地磁风暴后探测到一个新的辐射带。此后不久,1991年5月30日,在地磁L~2.69线的足迹内,阿拉斯加发生了7.0级强烈地震。此外,2012年10月28日,加拿大在L~3.3足迹附近发生了7.8级强烈地震,该足迹靠近2012年9月3日地磁风暴后由“范艾伦探测器”卫星探测到的新辐射带的磁力线。由于2015年6月21日的磁暴,在L~1.5-1.8附近新形成的辐射带的磁场线足迹附近,地震活动性也有所增加。我们论证了两种可能的太阳-岩石圈耦合过程:(1)伴随地震孕育过程的岩石圈扰动可以改变全球电路(GEC)中的电场,导致电离层扰动的出现;反之亦然的机制(ii)太阳风在磁层和电离层中产生的扰动,可以改变GEC中的电场,这将导致岩石圈出现扰动。
2022-02-17 physics.geo-ph physics.space-ph
Geomagnetic storm forecasting from solar coronal holes
日冕洞是太阳风中高速流的来源,它与慢速太阳风的相互作用在日球层中形成了共转相互作用区。每当CIR撞击地球时,它们都会引起地磁风暴。我们开发了一种方法来预测CIR/HSS驱动的磁暴强度直接从太阳观测使用CH地区和相关的磁场极性。首先,我们建立了一个数据集,包括太阳上的CH的属性,相关的HSS,CIR,和行星际磁场(IMF)在L1的方向,和相关的磁暴的强度由地磁指数Dst和KP。然后,我们预测的Dst和Kp指数使用高斯过程模型,它占地球的磁场轴方向的年度变化。我们表明,在L1与CIR相关的IMF的极性保存在约83%的情况下,相比,其CH源的极性。在2010-2020年期间测试我们的模型,我们获得了预测和观测到的Dst指数之间的相关系数R = 0.63/0.73,Kp指数R = 0.65/0.67,对于具有朝向/远离太阳的极性的HSS。这些研究结果表明,有可能直接从太阳观测中预测CIR/HSS驱动的地磁暴,并将预测提前时间延长至几天,这与加强空间天气预测有关。
2022-11-29 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Loss of 12 Starlink Satellites Due to Pre-conditioning of Intense Space Weather Activity Surrounding the Extreme Geomagnetic Storm of 10 May 2024
本研究针对2024年4-5月12颗Starlink卫星轨道衰减损失事件,发现其不仅与5月10日地磁暴有关,还受暴前EUV通量升高等空间天气预作用影响,揭示了多过程对LEO卫星轨道的复杂作用。
2025-06-13 physics.space-ph
On the impact of the geospace environment on solar-lithosphere coupling and earthquake occurrence
我们发现,在磁暴在磁层内部产生新的辐射带后大约两个月,在新产生的辐射带的磁场线足迹附近可能发生增加的地震活动性。1991年3月24日,释放和辐射效应组合卫星(CRRES)在一次地磁风暴后探测到一个新的辐射带。此后不久,1991年5月30日,在地磁L~2.69线的足迹内,阿拉斯加发生了7.0级强烈地震。此外,2012年10月28日,在加拿大L~3.3足迹附近发生了一次7.8级强烈地震,该足迹靠近2012年9月3日地磁风暴后由“范艾伦探测器”卫星探测到的新辐射带的磁力线。由于2015年6月21日的磁暴,在L~1.5-1.8附近新形成的辐射带的磁场线足迹附近,地震活动性也有所增加。我们论证了两种可能的太阳-岩石圈耦合过程:(1)伴随地震孕育过程的岩石圈扰动可以改变全球电路(GEC)中的电场,导致电离层扰动的出现;反之亦然的机制(ii)太阳风在磁层和电离层中产生的扰动,可以改变GEC中的电场,这将导致岩石圈出现扰动
2022-02-17 physics.geo-ph physics.space-ph
Midlatitude ionospheric F2-layer response to eruptive solar events-caused geomagnetic disturbances over Hungary during the maximum of the solar cycle 24: a case study
在我们的研究中,我们分析和比较了电离层F2和零星E层在三个强(即,Dst <-100nT),来自2012年、2013年和2015年冬季时间段的个体磁暴。数据由位于匈牙利Nagycenk中纬度的Széchenyi István地球物理观测站最先进的数字电离层探测仪提供(IAGA代码:NCK,地磁纬度:地磁长46,17 °:98.85 °)。突然开始的当地时间(SC)被用来描述电离层风暴的类型(Mendillo和Narvaez,2010年)。用这种方法分析了两个正相电离层暴和一个非正相电离层暴。在所有三种情况下,在黎明/清晨(大约6:00 UT,07:00 LT)可以观察到foF 2层电子密度的显著增加。我们还可以观察到在夜间地磁扰动期间电离层的衰落。我们的研究结果表明,淡出效应是不连接的零星E层的发生。
2018-03-05 physics.space-ph
Temporal Variations of the Three Geomagnetic Field Components at Colaba Observatory around the Carrington Storm in 1859
1859年9月的卡林顿风暴被认为是有史以来最大的地磁风暴。然而,它的确切震级和年代仍然存在争议,而其源数据来自Colaba H磁力计。在这里,我们找到了Colaba 1859年鉴,包含每小时测量和现场测量。我们重建了Carrington磁暴前后Colaba地磁扰动的水平分量(ΔH)、东向分量(ΔY)和垂直分量(ΔZ)。在此基础上,我们将ICME渡越时间按时间顺序修正为< 17.1小时,并将ΔH峰值定位在06:20 - 06:25 UT,揭示了小时和点测量值之间的震级差异(-1691 nT vs. -1263 nT)。此外,我们还重新推导了ΔY和ΔZ的时间序列,其峰值分别为ΔY ~ 378 nT(05:50 UT)和377 nT(06:25 UT),ΔZ ~ -173 nT(06:40 UT)。我们还计算了每小时的平均值,并删除了太阳安静(Sq)场的变化,从每个地磁分量,以获得其每小时的变化与纬度加权。我们的计算得到的扰动变化(Dist)的纬度加权值为Dist Y ~ 328 nT和Dist Z ~ -36 nT,以及Dist H ~-918、-979和-949 nT三种情景,它们也接近最小Dst。这些数据可能表明,8月风暴(ΔH =< -570 nT)后地磁场的预处理,使9月风暴更具地球效应。
2021-09-27 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Forbush Decreases during strong Geomagnetic Storms: Time Delays, Rigidity Effects, and ICME-Driven Modulation
本研究利用高分辨率数据分析福布什下降与地磁暴的关系,发现CME驱动的FD与风暴相关性更强,且FD振幅随刚度呈两阶段线性下降。
2025-08-13 astro-ph.SR physics.space-ph
Highly relativistic electron flux enhancement during the weak geomagnetic storm of April-May 2017
我们报告了高能电子通量和相空间密度(PSD)的观测结果,表明$Sym-H_{min} \approx -50 $ nT相对较弱的磁暴导致了两个数量级的相对论和超相对论电子增强,类似于2015年的圣帕特里克事件,这是一场具有$Sym-H_{min} \approx -235 nT$的极端风暴。这种增强出现在能量高达$\approx 10$ MeV的地方,持续了至少24天,在收集大多数空间天气警报数据的地球同步轨道上没有记录。结合PSD径向分布和Fokker-Planck模拟分析,我们发现相对论和超相对论电子的增强是由不同的机制引起的:第一,在4月21- 25日的强烈亚暴注入期间,合唱波将种子电子总数加速到相对论能量,并重新分配它们,而由Pc 5 ULF波驱动的向内扩散进一步将它们加速到超--相对论能量
2019-02-03 physics.space-ph
Study of Total Electron Content-TEC and electron density profile during geomagnetic storms
总电子含量(TEC)和电子密度是决定电离层主要性质的基本参数。利用COSMIC卫星资料,对地磁暴期间电离层TEC和电子密度随经度和纬度的变化进行了详细的研究,这四个不同的位置是:(24°W-14°W,25°S-10°S);(53°W- 46°W,04°N-14°N);(161°E-165°E,42°S-34°S)和(135°W- 120°W,39°S-35°S)。为了寻找电离层的背景条件,还将行星际磁场南北分量(Bz)、等离子体速度(Vsw)、AE、Dst和Kp指数等太阳风参数与TEC和电子密度进行了关联。结果表明,观测到的TEC和电子密度廓线随纬度和纬度也有显著的变化。研究表明,与太阳活动有关的太阳风参数对TEC值和电子密度垂直分布有一定的影响。随着磁暴强度的增强,电子密度峰值和TEC峰值逐渐增大。同样,电子密度分布也随高度而变化,其峰值在大约180-280公里的高度范围内,这取决于地磁暴的强度。结果清楚地表明,随着地磁扰动的增强,电子密度峰值向更高的高度(约180 - 300 km)移动。
2018-03-16 physics.ao-ph physics.space-ph
Characteristics and Importance of "ICME-in-Sheath" Phenomenon and Upper Limit for Geomagnetic Storm Activity
作为大磁暴的重要来源,“鞘内ICME”是一个完全受冲击的行星际日冕物质抛射(ICME),它位于激波和宿主抛射物之间的鞘中。通过多组协调观测,确定了典型特征:(1)它通常持续时间短,在1天文单位处持续几个小时;(2)它的太阳风参数,特别是磁场,似乎在很大的距离范围内保持增强;(3)共同的ICME特征往往丢失。宿主喷出物可能是单一的ICME或复杂的喷出物,其速度足以驱动冲击。这些结果澄清了以前的误解,这种现象作为一个正常的鞘区的一部分。“鞘内ICME”现象,加上预处理效应,在2012年7月23日的情况下,在1 AU附近产生了一组极端的磁场、速度和密度,所有这些都同时接近它们的上限。这可能是最极端的太阳风驱动在1 AU,使我们能够估计合理的上限为地磁风暴活动。通过对南向场的适当修正,我们认为原则上可能发生最小$D_{\rm st}$约为$-2000$ nT的磁暴。磁层顶将被压缩到距离地球中心约3.3个地球半径的地方,正好在地球同步轨道内。
2020-06-17 astro-ph.SR physics.space-ph
GPS Ionospheric mapping and tomography: A case of study in a geomagnetic storm
电离层的探测通常采用传统的仪器,如电离层探测仪、散射雷达、卫星上的顶部探测仪和原位火箭。然而,大多数仪器都很昂贵,而且仅限于底部电离层或顶部电离层的较低部分(通常低于800公里),例如地面雷达测量。如今,高海拔轨道(~ 20,200公里)上的全球定位系统卫星能够提供整个电离层结构的详细信息,甚至是等离子体层。本文介绍了一种区域电离层成像和层析成像(RIMT)工具,它可以利用地基或星载GPS测量数据反演2-D TEC和3-D电离层电子密度剖面。使用韩国区域GPS网络的RIMT工具提供了一些结果,并使用独立的电离层探测仪进行了验证。全球定位系统可提供与电离层活动和状态有关的任何特定网格的时变电离层剖面和信息,包括地磁暴期间F2层峰值(NmF 2)的电子密度响应。
2011-05-10 physics.space-ph
Long-term variations of geomagnetic activity and their solar sources
地磁活动在太阳活动周期的每个阶段由三个部分组成:(1)一个底部,地磁活动不会下降,即使在没有太阳黑子的情况下,与中等的毕业风暴有关;(2)与太阳黑子有关的活动,由于日冕物质抛射引起的突然开始风暴;(3)毕业风暴,由于来自太阳日冕洞的高速太阳风。我们发现,太阳黑子活动的底的变化取决于太阳的整体磁矩,另一方面,我们可以从底的高度来判断太阳黑子周期的振幅。
2013-07-30 astro-ph.EP physics.space-ph
The Gannon Storm: Citizen science observations during the geomagnetic superstorm of 10 May 2024
University of Helsinki(赫尔辛基大学);Finnish Meteorological Institute(芬兰气象研究所);Sodankylä Geophysical Observatory, University of Oulu(奥卢大学索德卡尔皮欧地球物理观测站);Taivaanvahti/Skywarden Observation Service, Ursa Astronomical Association(Ursa天文协会Taivaanvahti/Skywarden观测服务);Geophysical Institute, University of Alaska Fairbanks(阿拉斯加费尔班克斯大学地球物理研究所);Aurorasaurus, New Mexico Consortium(新墨西哥联盟Aurorasaurus);University Centre in Svalbard(斯瓦尔巴群岛大学中心);Université Grenoble Alpes, CNRS, IPAG(格勒诺布尔阿尔卑斯大学CNRS IPAG);Université Grenoble Alpes, CSUG(格勒诺布尔阿尔卑斯大学CSUG);Center for Space Physics, Astronomy Department, Boston University(波士顿大学天文学系空间物理中心);University of Southampton(南安普顿大学);Goddard Space Flight Center, National Aeronautics and Space Administration(美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心);Department of Physics, The Catholic University of America(美利坚天主教大学物理系);Department of Electrical and Computer Engineering and Center for Space Physics, Boston University(波士顿大学电气与计算机工程系及空间物理中心)
本研究通过在线调查收集30余国696份公民科学报告及Skywarden目录186条数据,发现2024年5月10日“甘农风暴”的极光观测范围比模型预测更靠赤道,含大量低能粒子。
2026-10-15 physics.geo-ph physics.space-ph
Testing the Effect of Solar Wind Parameters and Geomagnetic Storm Indices on Galactic Cosmic Ray Flux Variation with Automated-Selected Forbush Decreases
福布什减少(FD),发现斯科特E。Forbush在80年前提出的银河宇宙线(GCR)通量的非重复性短期低压,被认为与太阳风和行星际磁场(IMF)的大尺度扰动有关。这是GCR强度中最引人注目的变化,这似乎是寻求日地关系的研究人员的指南针。FD事件的选择和验证方法对宇宙线科学家来说是非常重要的。我们已经部署了一个新的计算机软件,以确定的振幅和时间的FDs的日常平均宇宙线(CR)数据在OULU中子监测站。1998年至2002年期间,该代码选择了230个FD。为了验证新的FD自动星表,本文检验了FD幅值与IMF、太阳风速度(SWS)和磁暴指数(Dst,kp,ap)之间的关系。二维回归分析表明,大FDs(CR(\%)$\leq-3$)和太阳风资料与磁暴指数之间存在显著的线性关系。这些参数之间的关系的影响进行了讨论。
2021-08-20 astro-ph.SR physics.space-ph
Evidence of potential thermospheric overcooling during the May 2024 geomagnetic superstorm
本研究针对2024年5月地磁超级暴,发现暴后热层出现罕见的约-23%密度损耗的过冷现象,证实热层NO红外辐射冷却为主要成因,且此次冷却通量创历史新高。
2025-01-14 physics.space-ph
Specific interplanetary conditions for CIR-, Sheath-, and ICME-induced geomagnetic storms obtained by double superposed epoch analysis
根据OMNI的存档资料,对1976-2000年期间Dst < -50 nT的798个磁暴的具体行星际条件进行了比较。我们将各种大尺度类型的太阳风归类为行星际磁暴的驱动因素:共转相互作用区(CIR)、鞘层、行星际CME(ICME)(包括磁云(MC)和喷出物,分别为MC和喷出物)和“不确定”型。资料处理采用双叠加历元分析方法,即采用两个参考时间(风暴开始时间和Dst指数最小值),并对风暴主相进行重新标度,使得经过这种转换后,所有风暴在新的时间参考系中具有相等的主相持续时间。这种方法重现了一些著名的结果,并使我们得到了一些新的结果。具体而言,所获得的结果表明鞘层在磁暴的产生以及MC和喷出物的性质和它们的地球有效性的显着差异的重要性。
2009-11-17 physics.plasm-ph physics.space-ph
Interhemispheric differences in field-aligned currents, ground magnetic perturbations, and TEC during the geomagnetic storms of May and October 2024
Indian Institute of Geomagnetism(印度地磁研究所);Institute of Astronomy Space and Earth Science(天体空间与地球科学研究所)
研究对比2024年5月G5和10月G4地磁暴,发现尽管太阳风驱动相似,MI耦合系统在FAC形态、共轭磁扰动及TEC分布上呈现显著暴间与半球差异,归因于中尺度变率和不对称电流闭合。
2026-09-29 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.geo-ph
Understanding and Modeling the Dynamics of Storm-time Atmospheric Neutral Density using Random Forests
本文利用随机森林结合太阳与地磁变量建模磁暴期间大气中性密度,证明高时间分辨率太阳辐照度与地磁指数组合模型能显著提升磁暴期预测精度,为业务化密度预报提供概念验证。
2024-06-28 physics.ao-ph physics.space-ph
Understanding the Origins of Problem Geomagnetic Storms Associated With "Stealth" Coronal Mass Ejections
地磁暴是空间天气的一个重要方面,可能对空间和地面资产造成重大影响。大多数强风暴都与近地环境中的行星际日冕物质抛射(ICME)有关。在许多情况下,这些ICME可以明确地追溯到特定的日冕物质抛射(CME)和太阳正面的太阳活动。因此,通过对日冕物质抛射和太阳活动的常规观测来预测日冕物质抛射到达地球,目前对预测地磁暴作出了重大贡献。然而,很明显,一些ICME也可能导致地磁活动增强,无法追溯到观测到的CME,或者,如果CME被识别,它的起源在日冕图像中可能是难以捉摸或模糊的。这种日冕物质抛射被称为“隐形日冕物质抛射”。在这篇评论中,我们关注这些“问题”磁暴,因为太阳/CME前兆是神秘和隐形的。我们首先回顾过去研究中讨论的隐形日冕物质抛射的证据。然后,我们确定了几个中到强的磁暴(最小Dst < -50 nT)在太阳活动周24日,相关的太阳源和/或CME是不清楚的,显然是隐形的。我们讨论了这些事件的太阳和原位情况,并确定了几种可能解释其难以捉摸的太阳签名的情况。这些范围从观察限制(例如,如果日冕物质抛射是弥散的并且不够宽,那么靠近地球的日冕物质抛射可能无法探测到进入的日冕物质抛射),也可能存在一类来自太阳的质量抛射,它们只有微弱或难以观测的日冕特征。特别是,只有考虑到日冕结构在比通常考虑的更长的时间间隔内的演变,才能清楚地揭示其中的一些来源。我们还审查了各种数值模拟方法.
2021-10-15 astro-ph.SR physics.space-ph