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
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
The Great Space Weather Event during February 1872 Recorded in East Asia
研究历史上的大磁暴对于评估极端空间气象事件对现代社会技术基础设施可能造成的风险至关重要。正常的基准是1859年9月的大磁暴，即所谓的“卡林顿事件”。然而，有大量的记录表明，1872年2月发生了另一场巨大的地磁暴。这场风暴发生在卡林顿事件之后大约12年，导致了地球上大面积的磁场扰动和极光。我们根据东亚历史文献中的极光和黑子记录，重新审视了这场巨大的磁暴。特别地，我们调查了东亚地区的极光记录，并根据在上海（磁纬20度，MLAT）观测到的极光，估计了极光卵的赤道向边界在24.3度不变纬度（ILAT）附近。这些结果证实，1872年2月的这场磁暴与卡林顿事件一样极端，至少就极光卵向赤道方向的运动而言。事实上，我们的研究结果支持在孟买（10度MLAT）的同步极光观测的解释。东亚的极光记录显示了极端的亮度，这表明在这场地磁风暴中有不寻常的高强度低能电子降水。我们将东亚极光显示的持续时间与孟买地磁观测结果进行了比较，发现极光显示发生在磁暴的初始阶段、主阶段和恢复早期。
2018-07-12 astro-ph.SR physics.space-ph
Explicit IMF $B_y$-effect maximizes at subauroral latitudes (Dedicated to the memory of Eigil Friis-Christensen)
太阳风和地磁活动之间的耦合中最重要的参数是行星际磁场（IMF）的$B_z$分量。然而，最近的研究表明，IMF $B_y$是地磁活动的一个额外的、独立的驱动因素。在这里，我们使用当地的地磁指数从一个大型网络的磁站研究如何国际货币基金组织$B_y$影响地磁活动在不同纬度的所有太阳风，并分别在日冕物质抛射（CME）。我们发现，地磁活动，所有的太阳风，是20%强$B_y>0$比$B_y<0$在极光下的纬度约$60^{\circ}$校正地磁（CGM）纬度。在日冕物质抛射期间，$B_y$ -效应在略低的纬度（约为$57^{\circ}$（CGM）纬度）较大，约为40%。这些结果突出了国际货币基金组织$B_y$成分对不同纬度空间气象的重要性，在空间气象建模中必须加以考虑。
2019-04-09 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Extreme Solar Storm Reveals Causal Interactions in Space Weather
本研究提出信息论框架SolarAurora，利用1980-2024年数据揭示极端太阳风暴中跨强度的因果交互机制，并发现2024年5月北极极光空间因果模式，在预测该年5月及10月事件上准确度优于现有框架。
2025-07-27 astro-ph.EP 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
Artificial Intelligence Could Have Predicted All Space Weather Events Associated with the May 2024 Superstorm
本研究利用AI模型（包括Vision Transformer、视频深度学习和物理驱动模型）预测2024年5月超级风暴相关事件，实现了高精度预测，展示了AI在空间天气预报中的巨大潜力。
2025-01-24 astro-ph.SR physics.space-ph
A Review for Japanese auroral records on the three extreme space weather events around the International Geophysical Year (1957 -- 1958)
第19个太阳活动周可能是过去四个世纪以来最大的太阳活动周，并以大量的太阳爆发和由此产生的地磁风暴严重破坏了日地环境。国际地球物理年（IGY：1957 - 1958）在其高峰期由国际合作组织，并使科学发展受益，捕捉了多个独特的极端空间天气事件，包括太空时代第三和第四大地磁风暴。在这篇文章中，我们回顾和分析的原始记录，日本极光观测周围的IGY。这些观测由Masaaki Huruhata与专业观测站和公民贡献者合作组织。我们对这些源文件进行了数字化和记录，其中包括1957年3月（最小Dst = -255 nT）、1957年9月（最小Dst = -427 nT）和1958年2月（最小Dst = -426 nT）的重要极光显示。这些记录使我们能够可视化这些极光显示的时间和空间演变，重建它们在不变纬度下的向赤道极光边界，分别为41.4°、38.3°和33.3°，并将它们在当代地磁扰动后的发生情况联系起来。我们的结果已与其他极端空间天气事件期间的显著极光显示进行了比较。这些极光一般呈红色，偶尔有黄色光线。它们的颜色归因于红色氧发射及其与绿色氧发射的混合物。总体而言，这些档案记录提供了参考，为未来的讨论极光活动在独特的强烈和极端的空间天气事件。
2021-12-17 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
The Sun and Space Weather
自20世纪90年代初以来，空间天气研究的爆炸式增长部分是由于空间和地面仪器对太阳扰动的前所未有的、统一的和扩展的观测。来自太阳闭合磁场区的日冕物质抛射（CME）和来自太阳开放磁场区的高速流（HSS）是造成空间天气的主要原因。CME和HSS的主要后果是它们能够引起磁暴和加速粒子。由日冕物质抛射驱动的冲击加速的粒子可能对人类及其在太空中的技术结构构成危险。CME和HSS相关流相互作用区域产生的地磁风暴也会导致磁层内的粒子通电，这可能对磁层中运行的卫星产生严重影响。太阳耀斑是太阳磁能释放的另一个方面，主要特征是从无线电波到伽马射线的各种波长的电磁辐射突然增强。耀斑是造成电离层突然扰动和地球磁场迅速扰动的原因。在耀斑期间加速的非热电子可以发出强烈的微波辐射，可以淹没航天器和雷达信号。这篇评论文章总结了理解太阳变化和空间天气之间联系的主要里程碑。
2022-11-13 astro-ph.SR physics.space-ph
Skills for forecasting space weather
Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
该研究扩展了Bz4Cast工具的统计验证，测试25次CME事件后发现其技能与SWPC资深值班预报员相当，仅虚警率略高，为空间天气预测提供了经验驱动模型的参考。
2026-08-11 physics.space-ph
Solar Activity and Space Weather
在概述了太阳活动的太阳黑子数（SSN）和空间天气事件在太阳周期（SC）21-24测量，我们专注于弱太阳活动SC 24。太阳活动减弱减少了太阳高能喷发的次数，从而减少了空间天气事件的次数。日冕物质抛射（CME）、行星际激波（IP）和背景太阳风的速度在SC 24都有所下降。弱太阳活动对日球层的主要影响之一是总（磁+气体）压力、磁场强度和阿尔文速度的降低。相对于SC 23中的相应现象，SC 24中有三组现象以不同程度下降：（i）比SSN下降更多的现象，（ii）像SSN一样下降的现象，以及（iii）比SSN下降更少的现象。高能太阳高能粒子事件和强烈地磁暴等严重空间天气事件数量的减少比SSN的减少更深。日冕物质抛射的膨胀是有害的，因此它们的磁含量被稀释，导致较弱的磁暴。由共转相互作用区引起的强烈地磁暴的数量也急剧减少。SC 24中减弱的日光层磁场降低了粒子加速的效率，导致更少的高能SEP事件。IP II型射电爆发、IP袜和高强度高能风暴粒子事件的数量与快速和宽CME（以及近似SSN）的数量密切相关。SC 24中晕CME的数量下降幅度小于SSN，这主要是由于弱的日球层状态。与正面晕相关的IP CME和磁云等现象也不会显着下降。温和的空间天气很可能在SC 25中持续，其强度已被预测与SC 24的强度不会有太大不同。
2022-01-08 astro-ph.SR physics.space-ph
Predicting low-latitude ionospheric Total Electron Content (TEC) over the Indian sector under variable space weather conditions using solar wind parameters
Indian Institute of Geomagnetism（印度地磁研究所）；School of Environmental Science, Jawaharlal Nehru University（贾瓦哈拉尔·尼赫鲁大学环境科学学院）
本研究提出一种不依赖磁情指数的神经网络模型，利用太阳风参数和F10.7通量预测印度区域TEC，在磁暴期间保持良好精度，适用于区域预报和临近预报。
2026-09-22 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.geo-ph
Photospheric index of geomagnetic activity
University of Oulu（奥卢大学）
该研究开发了基于光球磁场的地磁活动光球指数（PIGA），通过线性回归关联威尔科克斯太阳观测台磁图与Kp指数，能较好捕捉地磁活动演化，可用于太阳地球有效性研究及太阳磁场重建。
2026-08-26 astro-ph.SR physics.space-ph
The Extreme Space Weather Event in February/March 1941
鉴于极端磁暴的频率很低，值得注意的是，1941年集中了三次极端磁暴，其强度在1868-2010年的aa指数中排名第四，第十二和第五。其中，1941年3月1日的磁暴非常强烈，四个Dst站的磁图中有三个超出了标度。在这里，我们重建其时间序列和测量风暴强度与替代Dst估计（Dst*）。2月28日格林尼治标准时间09：29 - 09：38的源太阳爆发位于RGO AR 13814，其显著的强度由在阿宾格测量的35 nT的大磁钩确认。这次太阳爆发很可能释放出一个快速的行星际日冕物质抛射，估计速度为2260公里/秒。3月1日格林尼治标准时间03：57 - 03：59撞击后，全球记录到一场极端磁暴。对同时期磁图的比较分析表明，风暴峰值强度在格林尼治时间16时最小Dst* < -464 nT，与1957年以来标准Dst指数内最极端和第二极端的磁暴相当。这场风暴在东亚地区引发了显著的低纬度极光，其向赤道的边界已被重建为不变纬度38.5°。这一结果与英国地磁图所显示的极光卵在磁纬53.0°的阿宾格上空移动的结果一致。赤道站的风暴幅度甚至更大，因此在Dst估计中使用它们测量风暴强度时需要注意。
2020-10-01 astro-ph.SR physics.space-ph
Space Weather: From Solar Origins to Risks and Hazards Evolving in Time
空间天气是空间物理学中对人类有直接影响的部分。空间天气是空间物理学的一个古老分支，起源于1808年伟大的博物学家亚历山大·冯·洪堡（Alexander von Humboldt，1808）发表的一篇论文。空间天气目前正在经历爆炸式增长，因为它对人类技术的影响越来越多样化。空间天气是由于太阳过程的变化造成的行星际、磁层、电离层、大气层和地面效应。空间天气有时会对技术系统和人类健康产生强烈影响。这些威胁和风险不是假设的，一旦发生极端空间天气事件，后果可能对人类相当严重。审查的目的是对造成空间天气风险和危害的整个物理过程链作一个简要的总体介绍，追踪这些风险和危害从太阳起源到行星际空间、地球磁层和电离层以及地面上的影响和冲击。该论文表明，与空间天气相关的风险并不是长期不变的;随着我们的社会技术越来越先进，这些风险也在不断演变。本文首先简要介绍了卡林顿事件。接下来，对已知最强的空间天气过程的描述进行了回顾。简要介绍了磁暴和亚磁暴的概念。还考虑了空间天气的主要效应/影响，包括被认为会造成停电的地磁感应电流。还将讨论辐射对航空电子设备和人类健康的影响、电离层效应和影响以及热层效应和卫星阻力。最后，我们将讨论当前空间天气预报面临的挑战，并研究一些最坏的情况。
2022-12-22 astro-ph.SR physics.geo-ph physics.space-ph
Modeling of Nitric Oxide Infrared radiative flux in lower thermosphere: a machine learning perspective
研究提出基于机器学习的NOEMLM模型预测一氧化氮红外辐射通量，在平静期和地磁风暴期间均与SABER观测高度吻合，且在极端空间天气下优于传统TIEGCM模型。
2024-05-30 physics.space-ph
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
LdT: An indicator of ionospheric activity based on statistical distributions in GNSS-derived TEC rates of change
University of Bath（巴斯大学）
提出一种基于GNSS信号传播扰动的新指标LdT，通过统计TEC变化率的分布，近实时描述电离层在特定空间天气条件下的状态，并表征其时空演化。
2026-07-31 physics.space-ph
Adaptations to a geomagnetic field interpolation method in Southern Africa
空间天气及其对基础设施的影响在现代构成了一种明显的风险，电力网络中地磁感应电流的不利影响就是证明。为了模拟GIC，地基地磁场（B场）测量是至关重要的，需要在感兴趣的区域提供。全球面临的一个挑战是磁强计阵列分布稀疏，很少位于关键电力网络节点附近。通常需要对地磁场（B场）进行内插，而为高纬度地区开发的球形基本电流系统（SECS）方法更受青睐。我们调整这种插值方案，包括低成本的变差计直接插值dB/dt，提高插值精度。对该方案的进一步调整是在物理上表示大多数电力网络和管道所在的中纬度环境。这些地区的驱动电流系统不同于高纬度地区。使用物理一致的中纬度版本的SECS，我们表明为什么以前的实现在南部非洲是不正确的，但仍然导致有用的插值。这些调整的范围不仅直接应用于一般的研究，但也公用事业，有效的低成本仪器可用于提高GIC建模精度。
2022-03-08 cs.SY eess.SY physics.space-ph
Study of local regularities in the solar wind data and ground magnetograms
行星际日冕物质抛射（ICME）可以到达地球的磁层，造成磁扰动。它可以通过卫星和地面磁力计测量。ACE卫星和地磁场的数据进行了探讨，在这里通过离散小波变换（DWT）。太阳风参数和地磁场数据分析的小波系数幅值的增加与激波和鞘区的到来有很好的相关性。作为一种辅助工具，以验证扰动磁场识别的小波变换，我们开发了一种新的方法称为有效性小波系数（EWC）的方法。第一个解释的结果表明，小波变换和EWC可以有效地用于表征太阳风参数的波动及其对地磁场的贡献。此外，这些技术可用于预测空间天气情景的实时分析。
2013-03-21 physics.space-ph
A magnetic cloud prediction model for forecasting space weather relevant properties of Earth-directed coronal mass ejections
日冕物质抛射（CME）是太阳中的高能风暴，其导致行星际空间中的大规模磁云（MC）喷出，这些磁云包含增强的磁场，并且场方向一致地变化。地磁扰动的严重程度取决于行星际磁场（IMF）的方向和强度，以及风暴通过的速度和持续时间。当IMF方向持续向南时，日光层环境和地球磁层之间的耦合最强。预测这种地球定向日冕物质抛射的磁剖面对于估计其地磁影响至关重要。我们的目标是建立和整合各种技术，以发展一个全面的磁云预测（MCP）模型，可以预测磁场矢量，地球影响时间，速度和太阳风暴通过的持续时间。我们的计划的一个新颖之处是能够预测风暴的通过时间，而不依赖于计算密集型，时间依赖的动力学方程。我们的方法进行了验证，通过比较MCP模型输出与观测的10个MC在1 AU。在我们的样本中，我们发现，8个MC的预测和观察到的磁剖面之间的均方根偏差小于0.1，并通过持续时间的7个MC属于预测范围内。基于这种方法的成功，我们得出结论，预测的近地球的MC属性的基础上分析和建模的近太阳日冕物质抛射观测是一个可行的努力与空间天气评估的潜在利益。
2022-07-10 astro-ph.SR physics.space-ph
First observations of a geomagnetic superstorm with a sub-L1 monitor
本研究利用2024年5月地磁超级风暴期间STEREO-A的亚L1点观测数据，验证了其可将空间天气预测提前2.57小时，且地磁强度预测误差仅8%，为上游监测任务设计提供基准。
2025-03-20 physics.space-ph
Study of the solar wind-magnetosphere coupling on different time scales
太阳风-磁层耦合及其原因和后果在过去几十年中一直受到研究。然而，对太阳、等离子体和行星际空间磁场流动不断变化的行为及其对地磁活动的影响的评估仍然是一个深入研究的课题。寻找最佳耦合函数对于空间天气预报也很重要。我们用四个地磁指数（ap，aa，AE和Dst）作为地球磁层中地磁活动水平的参数。除了这些指标，我们利用各种太阳风等离子体和场参数相应的时期。我们分析的地磁活动和等离子体/场参数在每年，半年，27天，每天，3小时，每小时的时间分辨率。回归分析使用不同时间分辨率的地磁和太阳风数据，在一个连续的长时间内，在不同阶段的太阳活动（增加包括最大/减少包括最小），使我们建议，两个参数BV/1000（mV/m）和BV 2（mV/s）是高度相关的所有四个地磁活动指数，不仅在任何特定的时间尺度，但在不同的时间尺度。它可能暗示了行星际电势波动/变化的某种作用，其空间变化[即，行星际电场BV（mV/m）]和/或时间变化[BV 2（mV/s）]影响重联率。
2013-12-05 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.data-an
On the simultaneity of Forbush decreases: the simultaneous effects of interplanetary parameters and geomagnetic activity indices
本文利用五个中子监测站1998至2006年的每日宇宙射线数据，通过自动化算法统计研究同时性福布什下降，发现其与空间天气变量存在一致关联，并强调选取Fd前须去除太阳活动周影响。
2024-09-29 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
First results from sonification and exploratory citizen science of magnetospheric ULF waves: Long-lasting decreasing-frequency poloidal field line resonances following geomagnetic storms
在太阳风-磁层-电离层系统中，磁层超低频波对空间天气有重要贡献。然而，空间和地面仪器对这些波的监测产生了难以有效导航、挖掘和分析的“大数据”。我们提出了声化，将振荡的时间序列转换成可听声音的过程，和公民科学，其中公众成员有助于科学调查，作为一种手段，以潜在地帮助解决这些问题。作为探索项目的一部分，对地球静止轨道超低频范围的磁强计数据进行了声波处理，并向伦敦各中学公布。虽然这种方法与典型的公民科学项目相比，降低了任何特定公民科学家群体获得有用结果的总体可能性，但它促进了所有参与者的独立学习和解决问题，并可能导致少数意想不到的研究成果。我们提出了一个这样的例子，一组学生确定的案例研究-在CME驱动的磁暴的恢复阶段发现发生在多天的频率递减的极向场线共振。同步等离子体密度测量表明，频率的下降是由于风暴后等离子体的重新填充。这些波很可能是由内部等离子体过程产生的。对音频的进一步探索揭示了其他主要风暴之后的许多类似事件，因此它们比以前认为的要普遍得多。因此，我们强调了潜在的超低频波研究所面临的挑战，在解决的声波和探索性的公民科学。
2018-11-07 physics.plasm-ph physics.space-ph
Investigation of the Relationship between Geomagnetic Activity and Solar Wind Parameters Based on A Novel Neural Network (Potential Learning)
根据现场太阳风观测预测地磁条件，使我们能够避免太阳产生的大电磁干扰造成的灾害，以拯救生命和保护经济活动。在这项研究中，我们的目的是检查之间的关系的Kp指数，代表全球磁层活动水平，和太阳风的条件，使用一个可解释的神经网络称为潜在的学习（PL）。基于神经网络的数据分析很难解释;然而，PL通过关注“输入神经元的潜力”来学习，并可以识别哪些输入被网络显著利用。充分利用PL的优势，我们提取了行星际磁场（IMF）条件下对磁层有影响的太阳风参数。PL的输入参数是IMF的三个分量（Bx，By，-Bz（Bs）），太阳风流速（Vx）和质子数密度（Np），这些参数是从1998年至2019年期间的OMNI太阳风数据库中获得的地心太阳黄道（GSE）坐标。此外，我们根据Kp水平将这些输入参数分为两组（目标）：Kp = 6- 9（阳性目标）和Kp = 0 - 1+（阴性目标）。随机选择阴性靶标样品，以确保阳性和阴性靶标的数量相等。PL结果表明，在向南的IMF条件下，太阳风流速是提高Kp的重要参数，这与以往关于Kp指数与太阳风速度之间的统计关系以及基于IMF和太阳风等离子体参数的Kp公式的报道一致.基于这种新的神经网络，我们的目标是建立一个更正确的和依赖于参数的空间天气预报模型。
2022-03-31 physics.space-ph
Characteristics and development of the main phase disturbance in geomagnetic storms (Dst $\le$ -50 nT)
本研究分析1995-2022年三个太阳活动周的地磁暴，发现主相发展主要由行星际磁场南向分量驱动，Dst峰值滞后Bz 1-4小时，且Dst峰值与SSC振幅正相关、与SSC持续时间负相关，并提出了与地磁活动指数最佳相关的太阳风参数组合。
2024-02-05 astro-ph.IM astro-ph.SR physics.space-ph
Evidence of changes in the low-latitude plasma drift under IMF $B_z$ coupling: a TIEGCM simulation approach
研究地磁扰动条件下低纬度电离层的动态性质，特别是在EIA和磁赤道区域，对于了解基本物理学以及减轻空间天气对人类文明必不可少的尖端技术系统的危害至关重要。空间天气研究的一个重要方面是深入了解太阳风与地球磁层-电离层系统之间的耦合及其对低纬电离层的影响。本文研究了行星际磁场南北分量（IMF，$B_z$）的实际值对EIA和地磁赤道附近等离子体垂直漂移的影响。2016年10月13日的强风暴事件，落在太阳周期24的下降阶段，已被作为案例研究。热层-电离层-电动力学大气环流模式（TIEGCM）的模拟运行已在两种情况下：第一，当没有耦合存在（IMF $B_z$ = 0 nT），第二，当IMF $B_z$的值的实际观测值作为输入到模式。观测结果表明，当实际资料输入模式时，垂直漂移有明显的西移，而反转前增强后的西移峰值有所增加。本研究是了解强磁暴主相期间低纬等离子体运动变化的初步尝试。这一初步工作将跟进了解全球等离子体漂移的影响下的其他组成部分的IMF附近的EIA和倾角赤道地区的变化。
2022-04-04 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.geo-ph
Analysis of 42 years of Cosmic Ray Measurements by the Neutron Monitor at Lomnický stít Observatory
本研究处理斯洛伐克Lomnický štít天文台中子监测仪42年数据生成首个公开数据集，分析发现宇宙线与太阳射电通量反相关（r=-0.74）、与地磁场强度正相关，为地磁暴预测模型开发提供基础。
2025-01-30 astro-ph.EP physics.space-ph
Influence of ICME-driven Magnetic Cloud-like and Sheath Region induced Geomagnetic Storms in causing anomalous responses of the Low-latitude Ionosphere: A Case Study
本研究发现2021年10月31日弱地磁暴期间印度低纬电离层异常增强，主要归因于非波动南向行星际磁场及穿透电场与极向中性风的协同作用，而非暴强度本身。
2024-12-19 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.ao-ph
Factors Affecting the Geo-effectiveness of Shocks and Sheaths at 1 AU
我们确定了所有的快模式前向冲击，其鞘区导致了1997年1月至2015年6月的18.5年间的中度（56例）或强烈（38例）的磁暴。我们研究了它们的主要性质、行星际成因和地球效应。我们发现，一半（49/94）这样的冲击与相互作用的日冕物质抛射（CME），因为它们要么是冲击传播到前一个CME（35例）或冲击传播到鞘区的前一个冲击（14例）。大约一半（22/45）的冲击驱动的孤立的瞬变和地质有效鞘压缩预先存在的向南BZ。大多数剩余的鞘似乎有平面结构与南向磁场，包括一些平面结构与磁场线披覆在前面的磁性喷出物。一个典型的（中值）地球有效激波鞘结构驱动一个峰值Dst为-88 nT的磁暴，将太阳下磁层顶位置推到6.3 Re，即地球同步轨道以下，并与峰值AL指数为-1350 nT的亚暴相关。与日冕物质抛射-日冕物质抛射相互作用（更强的风暴）相关的鞘和与孤立日冕物质抛射（更强的磁层压缩）相关的鞘之间存在一些重要的差异。我们详细介绍了六个不同类型的地球有效激波鞘的案例研究，以及两个事件，没有磁暴，但其他磁层效应。最后，我们讨论了我们的结果在空间天气预报方面，以及对地球辐射带的潜在影响。
2016-10-25 physics.space-ph
A decade of the fast-varying ionospheric and magnetospheric magnetic fields from ground and multi-satellite observations
本文提出一种联合地面与多卫星观测的地磁场建模方法，可同时分离电离层、磁层和内部感应磁场，并利用2014至2023年数据获得球谐系数时间序列，提升空间天气预报能力。
2025-03-10 physics.geo-ph physics.space-ph
On Earth's habitability over the Sun's main-sequence history: joint influence of space weather and Earth's magnetic field evolution
本研究通过PLUTO代码开展参数化分析，探究太阳主序星演化中空间天气与地球磁场演化对地球宜居性的共同影响，明确了不同地质时期磁场构型与强度对宜居性的作用，指出太阳风是地球宜居性的潜在驱动因素。
2023-11-07 astro-ph.EP physics.space-ph
Multi-MeV electron occurrence and lifetimes in the outer radiation belt and slot region during the maximum of solar cycle 22
该研究利用CRRES HEEF数据分析第22太阳活动周峰值期外辐射带和槽区相对论电子的出现与损失时间尺度，首次确定槽区多MeV电子寿命并指出Kp与投掷角扩散解释的局限。
2025-09-29 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
The Extreme Space Weather Event of 1872 February: Sunspots, Magnetic Disturbance, and Auroral Displays
本文回顾1872年2月4日Chapman-Silverman极端磁暴，结合太阳活动区观测、地磁记录和极光报告，估算其Dst最低达-834 nT，并确认其强度与1859年和1921年极端风暴相当，属于迄今观测到的三大磁暴之一。
2024-12-30 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.geo-ph
A gray-box model for a probabilistic estimate of regional ground magnetic perturbations: Enhancing the NOAA operational Geospace model with machine learning
我们提出了一种新的算法，预测的概率，地面磁场的水平分量的时间导数$dB/dt$超过一个指定的阈值在一个给定的位置。该量提供了与地磁感应电流（GIC）物理相关的重要信息，地磁感应电流是与由于空间天气事件而导致的地球磁场突然变化相关的电流。该模型遵循“灰箱”方法，将基于物理的模型的输出与机器学习相结合。具体来说，我们结合了密歇根大学的地球空间模型，是在NOAA空间天气预测中心的操作，与一个增强的分类树的合奏。我们讨论的问题，重新校准的决策树的输出，以获得可靠的概率。该模型的性能评估的概率预测的典型指标：检测概率和错误检测，真技能统计，海德克技能得分，和接收器操作特征曲线。我们表明，ML增强算法一致地提高了所有考虑的指标。
2020-07-22 physics.space-ph stat.ML
Space Weather Prediction with Exascale Computing
空间天气系指太阳、行星际空间和地球空间环境中可能影响空间和地面技术系统的性能和可靠性并可能危及人类生命或健康的条件。空间环境中的不利条件可造成卫星运行、通信、导航和电功率配电网中断，导致各种社会经济损失。太空中的条件也与地球气候有关。太阳的活动影响到达地球的热和光的总量以及到达大气层的宇宙射线的数量，这一现象与云层和降水量有关。鉴于这些对社会的巨大影响，空间天气正引起越来越多的关注，并成为全世界国际努力的主题。我们在此侧重于实现真正的基于物理学的能力以预测重大空间天气风暴的到来和后果所需的步骤。空间环境中的大扰动是常见的，但其确切到达时间和对人类活动的影响差异很大。模拟这样一个系统是一个巨大的挑战，需要计算资源的极限是什么，不仅与目前的技术，而且与可预见的未来几代超级计算机
2011-10-01 astro-ph.SR cs.CE physics.plasm-ph
