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
Geomagnetic Storm Impacts On The Ionosphere Over Türkiye During Solar Cycle 25: Focusing On The May 2024 Storm
Yeditepe University, Faculty of Arts and Sciences, Programme of Physics（耶迪特佩大学，文理学院，物理系）；Istanbul University, Institute of Graduate Studies in Science, Programme of Astronomy and Space Sciences（伊斯坦布尔大学，科学研究生研究所，天文学与空间科学系）；Akdeniz University, Faculty of Science, Department of Space Sciences and Technologies（安塔利亚大学，理学院，空间科学与技术系）
研究分析了太阳第25周期期间地磁场风暴对中纬度地区电离层的影响，重点探讨了风暴时间异常与电子密度增强等现象，强调了空间天气监测的重要性。
2026-04-01 astro-ph.HE astro-ph.SR
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
Cosmic Ray Inter-Station Fluctuations as Precursors of Geomagnetic Storms: Causal Baseline Analysis and Forecasting Limitations
College of Physics and Optoelectronic Engineering, Ocean University of China（中国海洋大学物理与光电工程学院）；Engineering Research Center of Advanced Marine Physical Instruments and Equipment of Ministry of Education（教育部先进海洋物理仪器装备工程研究中心）；Qingdao Key Laboratory of Advanced Optoelectronics（青岛先进光电学重点实验室）
通过分析宇宙射线站间相关性变化与地磁风暴强度的关系，提出多参数早期预警框架，利用各向异性增强和站间差异预测风暴前兆。
2026-11-09 astro-ph.SR
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
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
A Major Geomagnetic Storm in 2024 October Linked to Sympathetic CME--Prominence Eruptions
State Key Laboratory of Solar Activity and Space Weather, National Space Science Center, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家空间科学中心太阳活动与空间天气重点实验室）；School of Astronomy and Space Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学天文与空间科学学院）；Key Laboratory of Space Weather, National Satellite Meteorological Center (National Center for Space Weather), China Meteorological Administration（中国气象局国家卫星气象中心（国家空间天气监测预警中心）空间天气重点实验室）；School of Microelectronics and Physics, Hunan University of Technology and Business（湖南工业大学微电子与物理学院）
研究分析了2024年10月10-11日由同情性喷发引发的地磁风暴，揭示了日冕喷射与日珥相互作用的动力学过程及地磁风暴的驱动机制。
2026-04-08 astro-ph.SR
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
Understanding the Complex Morphology of a Coronal Mass Ejection. III: How to Create a Severe Geomagnetic Storm
Heliophysics Science Division, NASA Goddard Space Flight Center（NASA戈达德太空飞行中心日物理学科部）；The Catholic University of America（美国天主教大学）；Predictive Science Inc.（预测科学公司）；U.S. Naval Research Laboratory（美国海军研究实验室）
本研究通过CORHEL-CME模型模拟2023年触发严重地磁暴的CME，发现其与SIR合并及磁通量绳结构是风暴加剧的关键，凸显MHD模拟对空间天气研究的价值。
2026-10-15 astro-ph.SR
A Machine Learning and Computer Vision Approach to Geomagnetic Storm Forecasting
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）
地球磁暴是由太阳发射的大量带电粒子引起的地球磁层扰动，是对现代技术的一种无法控制的威胁。值得注意的是，它们有可能损坏卫星，造成地球电网不稳定，以及其他灾害。它们是由太阳活动强烈引起的，太阳活动强烈是由太阳上被称为太阳黑子的凉爽区域引起的。预测风暴以预防灾害需要了解它们将如何以及何时发生。然而，美国国家海洋和大气管理局（NOAA）目前的预测方法是有限的，因为它们依赖于昂贵的太阳风航天器和全球规模的磁力计传感器网络。在本文中，我们介绍了一种新的机器学习和计算机视觉方法来准确地预测磁暴，而不需要这种昂贵的物理测量。我们的方法从太阳图像中提取特征，以建立太阳黑子和地磁暴分类之间的相关性，并与NOAA的预测相竞争。事实上，我们的预测达到了76%的风暴分类准确率。本文证明了机器学习和计算机视觉技术为增强和改进现有的磁暴预报方法提供了有效手段。
2022-04-04 astro-ph.EP astro-ph.SR cs.LG
Filament eruption from active region 13283 leading to fast halo-CME and intense geomagnetic storm on 23 April 2023
本研究通过多观测数据分析2023年4月23日强地磁暴的起源，揭示活动区13283暗条爆发的磁演化机制，阐明近太阳旋转导致的强负Bz分量是引发强地磁暴的关键。
2023-12-14 astro-ph.SR
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
Comprehensive MHD modelling of ten successive CMEs driving a historic geomagnetic storm -- The 2024 Mothers Day event
University of Iowa（爱荷华大学）；University of Michigan（密歇根大学）；KU Leuven（荷语鲁汶大学）；Indian Institute of Technology Roorkee（印度理工学院鲁尔基分校）；University of Maria Curie-Sklodowska（玛丽亚·居里-斯克隆多夫斯卡大学）
本研究通过综合MHD建模分析2024年母亲节事件中十次连续CMEs的相互作用，揭示其地磁效应预测的挑战与改进方向。
2026-02-27 astro-ph.SR
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
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
A Multi-Diagnostic Observational Framework for Magnetosonic Solitary Waves During Geomagnetic Storms in Solar Cycles 24 and 25 using Cluster II Mission
University of Science and Technology Meghalaya（梅加拉亚邦科技大学）；Indian Institute of Technology, Mandi（印度技术学院曼迪分校）
本文利用Cluster II任务数据，研究太阳24和25周期磁暴期间磁声孤立波的多诊断观测特征，揭示其可能作为增强地磁活动的前兆。
2026-02-26 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-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
Geometric and magnetic properties of coronal flux ropes associated with CMEs leading to geomagnetic storms
我们研究了2011 - 2013年间发生的三次行星际日冕物质抛射（ICME），这些ICME都有磁云（MC）到达1 AU的明显特征，并研究了它们的太阳来源。将近日日冕磁绳的轴向磁场强度（B 0）与1AU处的MC的轴向磁场强度进行比较，发现假设磁绳自相似膨胀的1AU处的B 0的平均推断值比MC拟合结果的B 0值小一倍。此外，通过比较磁绳在太阳附近的初始取向和在1天文单位处的最终取向，我们发现这三个CME在通过行星际介质传播期间表现出超过80度的旋转。我们的研究表明，虽然近太阳的日冕磁通绳的磁性可以用来推断磁场强度的相关MC在1 AU，这是很难估计的MC轴的最终方向，以预测的ICME的地理有效性。
2018-05-29 astro-ph.SR
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
Multi-Spacecraft Observations of the Rotation and Non-Radial Motion of a CME Flux Rope causing an intense geomagnetic storm
我们利用SDO、SOHO、STEREO A和Wind的观测结果，对2015年12月16日AR 12468的日冕物质抛射（CME）的旋转和非径向运动进行了研究。源区的EUV和HMI观测表明，在喷发前，伴随的磁通量绳（MFR）轴指向东方。我们使用非线性前自由场（NLFFF）外推来确定日冕磁场的配置并计算不同高度处的磁能密度分布。磁能密度的分布呈现出向东北方向的强烈梯度。由GCS模型得到的CME传播方向与源区径向偏离约45 °经度和约30 °纬度，这与AR周围的磁能分布梯度一致。GCS模型确定的MFR轴指向南方，在1AU处用Grad-Shafranov（GS）方法重建的MFR与GCS模拟的MFR取向基本一致，这表明MFR旋转发生在低电晕区。最小Dst为-155nT的强磁暴是由MFR的旋转引起的。这些结果表明，围绕MFR的日冕磁场在MFR的旋转和传播方向起着至关重要的作用。
2018-01-23 astro-ph.SR
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
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
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
Characteristics of a Gradual Filament Eruption and Subsequent CME Propagation in Relation to a Strong Geomagnetic Storm
2018年8月26日发生了一场意想不到的强烈磁暴，这是由一个大的宁静区暗条逐渐爆发的缓慢日冕物质抛射（CME）造成的。本文利用遥感和现场观测资料，研究了该日冕物质抛射与强磁暴的关系。外推灯丝周围的日冕磁场，并与EUV观测进行比较。我们确定的传播方向和倾斜角的CME通量绳在太阳附近使用一个分级的圆柱壳（GCS）模型和日地运动学的CME与广角成像观测从STEREO A。我们重建的磁通绳结构，使用梯度Shafranov技术的基础上，在地球上的原位测量，并比较它与太阳观测和GCS的结果。我们的结论是：（1）暗条的爆发异常缓慢，且发生在日冕场衰减指数临界高度较低的区域：（2）日冕物质抛射通量绳的轴在日冕和行星际空间都有旋转，倾向于与当地的日球电流片对齐;（3）日冕物质抛射位于慢速太阳风和快速太阳风之间，在1天文单位处日冕物质抛射内部的磁场增强，（4）磁暴是由于磁场增强和磁绳旋转导致磁绳在1天文单位处向南运动引起的。
2019-08-29 astro-ph.SR physics.space-ph
Enhancement of Terrestrial Diffuse X-ray Emission Associated With Coronal Mass Ejection and Geomagnetic Storm
我们提出了一个分析朱雀观测期间，2005年8月23日至24日的磁暴。我们发现当日冕物质抛射撞击地球并引起磁暴时，弥散软X射线发射随时间的变化。漫射辐射包括太阳X射线的荧光散射和外大气层太阳风电荷交换。前者的特点是中性的氧发射线，由于强烈加热的高层大气在风暴时间，而后者是占主导地位的总和的CV，C VI，N VI，N VII，O VII，O VIII发射谱线，由于增强的太阳风通量附近的外逸层。利用ACE和WIND卫星观测的太阳风资料，研究了太阳风与强O VII线通量之间的时间相关性。我们估计了太阳X射线散射和外气层SWCX所需的柱密度。根据这些结果，我们认为一部分太阳风离子进入磁层内部引起了SWCX反应。
2011-05-30 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
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
Strong coronal channelling and interplanetary evolution of a solar storm up to Earth and Mars
太阳风暴或日冕物质抛射（CME）的严重地磁效应在很大程度上取决于它们相对于地球的传播方向。对决定其非径向传播的过程缺乏了解。在这里，我们提出了一个合成的数据从七个不同的空间任务的快速日冕物质抛射，起源于一个活跃的区域附近的磁盘中心，因此，一个显着的地磁影响进行了预测。然而，CME被证明在喷发期间被引导到远离其源区的+37 +/-10度（经度）的方向，仅导致最小的地磁效应。在地球和火星附近的原位观测证实了通道CME运动，并与新的椭圆演化模型提供的CME驱动的冲击的椭圆形状一致。这些结果增强了我们对日冕物质抛射传播和形状的理解，有助于改进空间天气预报。
2015-06-10 astro-ph.SR
The Solar Cause of the 2022 February 3 Geomagnetic Storm that Led to the Demise of the Starlink Satellites
我们报告了2022年2月3日中等强度地磁风暴的太阳源，该风暴导致39颗Starlink卫星的损失。这场磁暴是由2022年1月29日的日冕物质抛射（CME）引起的，该日冕物质抛射的速度适中（约690公里/秒），起源于位于太阳东北象限（N18 E06）的NOAA活动区12936。这次喷发以M1.1级耀斑为标志，开始于22：45 UT，在1月29日23：32 UT达到峰值，并于次日00：24 UT结束。CME最终成为在日地L1和位于地球后方约34度的STEREO-Ahead（STA）观测到的冲击驱动磁云（MC）。这次磁暴是由一股强大的MC向南分量引起的，该分量受到MC后方高速太阳风流的推动。尽管地球和STA之间的距离只有34度，但MC在地球和L1上看起来完全不同。一种可能性是，MC被扭曲，反映了太阳弯曲的中性线。现场观测表明，由于MC到达STA的时间较早，因此MC的航向更接近STA而不是地球。然而，冲击波几乎同时到达STA和地球，这表明由于侧面通道，地球上的冲击波较弱。
2023-03-04 astro-ph.EP astro-ph.SR 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
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
Sun-to-Earth Characteristics of Two Coronal Mass Ejections Interacting near 1 AU: Formation of a Complex Ejecta and Generation of a Two-Step Geomagnetic Storm
2012年9月30日至10月1日，地球经历了两步地磁风暴。我们结合日光层成像和现场观测，研究了造成磁暴的日冕物质抛射（CME）的日地特征。第一次CME发生在2012年9月25日，是一个缓慢的事件，在整个日地空间中显示出一个几乎不变的速度。第二个事件是在2012年9月27日从太阳发射的，呈现出快速加速，然后快速减速，最后几乎保持恒定的速度，这是快速CME \citep{liu13}的典型日地传播轮廓。这两个CME相互作用接近1天文单位的日光层成像观测预测，并形成了一个复杂的喷出物观察风，与冲击内，增强了预先存在的向南磁场。重建的复杂喷出物与现场数据表明，整体左手磁通绳状配置，与嵌入式凹向外冲击波前，最大磁场强度偏离磁通绳轴和凸向外场线前面的冲击。虽然重建结果与CME-CME相互作用的图像是一致的，但当合并过程完成时，预计会出现磁云状结构，而没有明显的CME相互作用\citep{lugaz14}迹象。
2014-09-10 astro-ph.SR physics.space-ph
Magnetic Flux of EUV Arcade and Dimming Regions as a Relevant Parameter for Early Diagnostics of Solar Eruptions - Sources of Non-Recurrent Geomagnetic Storms and Forbush Decreases
本研究的目的是早期诊断的地球有效性的日冕物质抛射（CME）的定量参数的伴随EUV调光和拱廊事件。我们研究了第23个太阳活动周的事件，其中Dst <-100 nT的主要非周期性磁暴（GMS）被充分可靠地确定为它们的太阳源位于盘的中心部分。使用SOHO/EIT 195 A图像和MDI磁图，我们选择了显着的变暗和拱廊区域，并计算了光球水平上这些区域中汇总的无符号磁通量。该喷发参数的高度相关性表现在其与福布什减少（FD）幅度的显著相关性上，与GMS不同，福布什减少幅度不依赖于Bz分量的符号，而是由ICME的全球特征决定。与相同的磁通量在太阳源区的GMS强度（在第一步，不考虑因素确定BZ组件附近的地球），以及太阳爆发和GMS的发病和高峰时间之间的时间间隔的相关性。磁通量越大，FD和GMS强度越强，ICME渡越时间越短。所揭示的相关性表明，重大非周期性空间天气扰动的主要数量特征在很大程度上取决于太阳爆发的可测量参数，特别是取决于变暗区域和拱廊中的磁通量，并且可以提前1至4天进行初步估计。对于GMS强度，所揭示的依赖性允许人们估计可能的值，如果Bz分量为负，则可以预期该值。
2012-09-11 astro-ph.SR
Dynamics and solar wind control of the recovery of strong geomagnetic storms
本文通过分析57次CMEs/CIRs触发的强磁暴，发现耦合函数ρ^{1/2}Ey及ρ^{1/2}v^{4/3}B对恢复阶段衰减率具有关键控制作用，揭示了太阳风对磁暴恢复过程的动态调控机制。
2024-07-02 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
Magnetic interaction analysis of multiple interplanetary coronal mass ejections leading to a historic geomagnetic storm in May 2024
本研究分析2024年5月强地磁暴期间5个ICME的磁相互作用，发现同一太阳风结构中两个对应体因磁重联取向和磁含量差异导致对地有效性不同，对空间天气预报提出挑战。
2025-08-22 astro-ph.SR physics.space-ph
How the CME on 21 April 2023 Triggered the First Severe Geomagnetic Storm of Solar Cycle 25
本研究针对2023年4月CME意外引发第25太阳活动周首次G4级强地磁暴的问题，结合多平台观测数据分析发现，CME的旋转与偏转导致其轴向磁场平行黄道面或是暴因，同时证实日地连线外成像对CME到达时间事后预测及三维重建至关重要。
2025-03-19 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
What is Unusual about the Third Largest Geomagnetic Storm of Solar Cycle 24?
我们报告了第24太阳周期第三大地磁风暴（2018年8月26日）的太阳和行星际（IP）原因。起源于静止暗条区的日冕物质抛射（CME）在1天文单位时约5天后成为440 km/s的磁云（MC）。延长CME加速（约24小时）与爆发后的拱廊强度和重新连接的流量的时间剖面相吻合。Chen等人（2019）获得了较低的速度，因为他们假设CME在大约12小时后不会加速。在暗条通道附近存在多个冕洞以及来自它们的高速风似乎具有在日冕和IP介质中产生复杂旋转的综合效应，从而导致高倾角MC。在主相的DST时间分布显着陡峭（风暴强度迅速增加）一致的密度增加（突出的材料）在MC的下半部分。利用综合内磁层-电离层（CIMI）模型的模拟结果表明，较高的环电流能量的结果在MC较大的动态压力。此外，Dst指数与环电流注入的主相时间积分高度相关，包括密度，与模拟一致。如果在行星际磁场向南的间歇期间，下垫面MC具有复杂的密度结构，则在风暴主相会发展出复杂的时间结构。我们认为，风暴的高强度是由于CME的长时间加速、复杂的自转和1-au MC的高密度造成的。
2022-07-24 astro-ph.SR 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
A Pileup of Coronal Mass Ejections Produced the Largest Geomagnetic Storm in Two Decades
本研究结合多点成像与原位观测分析2024年5月二十年来最强地磁暴，发现连续日冕物质抛射叠加及活动区磁场构型差异决定其超常地磁效应。
2024-09-17 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
A Time-Efficient, Data Driven Modelling Approach For Predicting The Geomagnetic Impact of Coronal Mass Ejections
本研究利用三维磁流体力学开发了一种时间高效、数据驱动的CME-磁层相互作用模块，提出风暴强度指数（STORMI）作为地磁有效性代理指标，与Dst/SYM-H指数高度线性相关，为地磁暴早期预警提供了新方法。
2023-07-01 astro-ph.SR physics.space-ph
Energetic Particle and Other Space Weather Events of Solar Cycle 24
我们报告的空间天气事件的太阳周期24相比，在一个类似的时代在周期23。我们发现所有空间天气事件的主要区别：太阳高能粒子，地磁暴和行星际冲击。在第24周期间，地面增强（GLE）事件和主要的地磁风暴明显突出。空间天气事件似乎反映了太阳爆发的不那么频繁和太阳活动周期24的整体弱点。
2012-08-24 astro-ph.SR
Extreme space weather events caused by super active regions during solar cycles 21-24
研究了21-24太阳活动周期间由超活动区（SAR）引起的$\ge$ X5. 0耀斑、地面增强（GLE）事件和超级磁暴（Dst $\le$-250 nT）等极端空间天气事件。$\ge$ X5.0太阳耀斑共62次，其中X5.0-X9.9级耀斑41次，$\ge$ X10.0级耀斑21次。我们发现83.9%的$\ge$ X5.0耀斑是由SAR产生的。X5.0-X9.9和$\ge$ X10.0太阳耀斑的78.05%和95.24%是由SAR产生的。在21-24太阳活动周共记录了46次GLE，其中25次GLE是由SAR引起的，占GLE的54.3%。在21-24太阳周期间共记录到24次超级磁暴，其中12次是由SAR引起的，即50%的超级磁暴是由SAR引起的。发现只有29个SAR能产生$\ge$ X5. 0耀斑，15个SAR能产生GLE，10个SAR能产生超级磁暴。在51个SAR中，只有33个SAR可以产生至少一次极端空间天气事件，而其余18个SAR都不能产生极端空间天气事件。其中4个SAR不仅可以产生$\ge$ X5.0耀斑，还可以产生GLE事件和超级磁暴。由SAR引起的极端空间天气事件大多出现在第22和23太阳活动周，特别是GLE事件和超级磁暴。还研究了合成孔径雷达引起的极端空间天气事件的源位置的纵向分布。
2021-03-01 astro-ph.SR 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
Why the Shock-ICME Complex Structure is Important: Learning From the Early 2017 September CMEs
2017年9月初，一个异常活跃的太阳活动区AR 12673引起了太阳物理学界的极大兴趣。它产生了4个X级耀斑，20多个CME和一个强烈的磁暴，其Dst指数的峰值在2017年9月8日02：00 UT达到-142nT。在这项工作中，我们检查行星际和太阳源的强烈磁暴。我们发现，这次磁暴主要是由激波-ICME复合结构引起的，该结构是由2017年9月6日CME驱动的激波传播到之前的ICME中形成的，该ICME是2017年9月4日CME的行星际对应物。为了更好地理解这种结构的作用，我们进行了定量分析的ICME的地质有效性的增强所引起的冲击压缩。分析表明，冲击压缩使这次磁暴的强度增强了两倍。如果没有冲击压缩，将只有一个中等的磁暴，峰值Dst值为-79 nT。此外，对激波-ICME复合结构内部质子通量特征的分析表明，该结构还将太阳高能粒子（SEPs）的强度提高了约5倍。这些结果说明激波-ICME复合体结构在太阳物理研究和空间天气预报中是一个非常重要的因素。
2018-05-14 astro-ph.SR physics.space-ph
On the Relationship Between Transit Time of ICMEs and Strength of the Initiated Geomagnetic Storms
140多个孤立的非周期性磁暴（GMS）的各种强度，从极端到弱，这是可靠的太阳爆发源（日冕物质抛射，CME）确定。分析的目的是获得一个可能完整的图片CME和行星际日冕物质抛射（ICME）从太阳到地球的传播时间之间的关系（更准确地说，时间间隔dtp从爆发的时刻，直到相应的GMS的峰值）和该GMS的最大强度，作为测量的扰动风暴时间地磁指数Dst。两组事件被挑出来：一个包括GMS，其来源是从一个活跃的地区（AR事件），其他GMS所造成的暗条喷发从静止的太阳区域以外的AR（QS事件）。在dtp-Dst平面上的大量分析事件的分布证实并基本上澄清了已知的事件。与QS事件（dtp ~ 3-5天，Dst > -200 nT）相比，AR事件的特点是较短的渡越时间（dtp ~ 1-4天）和较强的GMS（Dst主要可达-600 nT）。对于两组事件，CME/ICME的通过时间越短，GMS越强;特别是对于AR事件，当dtp从4天下降到1天时，Dst平均从-100 nT下降到-470 nT，并可达到-900 nT。从太阳上GMS及其来源的性质来看，所获得的结果意味着CME/ICME的速度和由它们传递的磁场的强度在很大程度上取决于相应爆发的参数，特别是取决于爆发的磁通量和释放的能量。
2020-04-30 astro-ph.SR physics.space-ph
Cosmic-Ray-Constrained LSTM Model for Geomagnetic Storm Prediction
College of Physics and Optoelectronic Engineering, Ocean University of China（中国海洋大学物理与光电工程学院）；School of Mathematics and Computer Science, Yunnan Minzu University（云南民族大学数学与计算机科学学院）；College of Automation, Nanjing University of Information Science and Technology（南京信息工程大学自动化学院）；State Key Laboratory of Solar Activity and Space Weather, National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台太阳活动与空间天气国家重点实验室）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
本研究提出一种融合宇宙射线信息的LSTM模型，用于提高地磁风暴预测的准确性与预警时间。
2025-12-26 astro-ph.IM astro-ph.SR
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
The intensity and evolution of the extreme storms in January 1938
大规模的太阳爆发偶尔会将行星际日冕物质抛射（ICME）引向地球，并造成显著的地磁暴和低纬度极光。虽然单一的极端风暴对现代文明构成重大威胁，但风暴偶尔会连续出现，并协同作用，在地球上造成“完美风暴”。1938年1月的暴风雨就是这样一个例子。在这里，我们分析了当代记录，揭示其源活动区，太阳爆发，ICME，磁暴，低纬度极光和宇宙射线（CR）的变化的时间序列。地磁记录表明，1月17/18日（Dcx ~-171nT）、1月21/22日（Dcx ~-328nT）和1月25/26日（Dcx ~-336nT）先后发生了3次磁暴。宇宙射线变化和突然风暴开始的幅度显示，第一次ICME的影响最大（CR减少约6%，SSC减少72 nT），与随后的风暴相关的ICME影响较温和（CR减少约3%，SSC减少63 nT; CR减少约2%，SSC减少63 nT）。有趣的是，1月16日至17日发生了一次重大的太阳质子事件，切尔滕纳姆电离室显示出可能的地面增强。在第一次风暴期间，极光在中纬度地区的可见度较低，而在第二次和第三次风暴期间，极光椭圆的赤道边界在不变纬度下分别延伸到40.3°和40.0°。这种对比表明，初始ICME可能更快，总震级更高，但南向分量更小。
2020-10-29 astro-ph.SR physics.space-ph
Extreme Geomagnetic Storm on Early Earth Induced by Corotating Interaction Regions from the Young Sun
本研究模拟年轻太阳CIR激波对早期地球磁层的影响，发现其引发极端地磁暴，显著增强焦耳热和电子沉降，并探讨了对早期地球及系外行星宜居性的意义。
2025-09-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
Muon Excess at Sea Level during the Progress of a Geomagnetic Storm and High Speed Stream Impact Near the Time of Eath's Heliospheric Sheet Crossing
在这篇文章中，我们提出了在地面水平的μ子通量变化之间的关联研究结果，由\textit{\textit{New-Tupi}} μ子望远镜（$22^0 53'00''S,\; 43^0 06'13'W$ ;海拔3米）和2015年8月25日至29日的磁暴登记，由于日冕物质抛射（CME）对地球磁层的影响，该磁暴已经肆虐了几天。一系列事件始于2015年8月22日21：19 UTC的M3.5 X射线级耀斑。\textit{\textit{New-Tupi}} μ子望远镜观测到了由这场磁暴引发的福布什减少（FD），于2015年8月26日开始。2015年8月28日，在地球穿过日光层电流片（HCS）后，航天器和地面探测器观测到粒子通量增加。所观察到的峰值与高速流（HSS）的影响在时间上一致。我们研究这种增加，已观察到的显着性超过1.5%的地面探测器在不同的刚性制度。我们还估计了注入地球的能量注量的下限。此外，我们认为这种增加的起源，如加速粒子的冲击波的前面的HSS和HCS交叉的聚焦效果。我们的研究结果显示了可能的证据，一个长期的高能（高达GeV的能量）粒子注入地球大气系统内，由HSS驱动。在大多数情况下，这些注入的粒子被引导到极性区域。然而，来自光谱的高能量尾部的颗粒可以到达中纬度，并且这可能对大气化学产生影响，例如，NOx物质的产生可能增加并且可能导致臭氧消耗增加。这一专题需要进一步研究。
2017-06-01 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
Effects of Geomagnetic Cutoff Rigidity Variations during Forbush Decreases
School of Physics and Astronomy, Sun Yat-sen University（中山大学物理学院）；School of Science, Shenzhen Campus of Sun Yat-sen University（中山大学深圳校区理学院）
研究显示，地磁风暴期间地磁截止刚度变化会影响地面计数率，利用AMS数据校正后，揭示了Forbush减幅中高能宇宙射线的时空变化特征。
2026-04-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
