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
Dependence of great geomagnetic storm intensity ($Δ$SYM-H$\le$-200 nT) on associated solar wind parameters
我们使用$Δ$ SYM-H来捕捉在磁暴主相期间SYM-H指数的变化。我们将大磁暴定义为$Δ$ SYM-H $\le$ -200 nT的磁暴。在分析了没有被太阳风遮蔽的数据后，我们确定在第23个太阳活动周期发生了11次这样的风暴。计算了一次大磁暴主相期间行星际磁场南向分量I（B $_s$）、太阳风电场分量I（E $_y$）以及E $_y$和太阳风动压分量I（Q）的时间积分。$Δ$ SYM-H与三个积分I中的每一个之间的相关系数（CC）的强度（B $_s$）（CC = 0.74），I（E $_y$）（CC = 0.85），以及I（Q）（CC = 0.94）表明Q包含太阳风电场和太阳风动压，是决定大磁暴强度的主要驱动因素。结果还表明，$_s$对大磁暴强度的影响比伴随大磁暴主相的太阳风速度和动压的影响更显著。本文还讨论了如何利用太阳风参数来估计极端磁暴的强度。
2020-11-09 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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Multi-instrument constraints on a hemispherically asymmetric positive ionospheric storm in the 60-180 deg E sector during the 12-13 November 2025 geomagnetic storm
Institute of Earthquake Forecasting, China Earthquake Administration（中国地震局地震预测研究所）；National Space Science Center, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家空间科学中心）；Department of Land Surveying and Geo-Informatics, The Hong Kong Polytechnic University（香港理工大学土地测量及地理资讯学系）；Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia（意大利国家地球物理与火山学研究所）；Space Research Institute, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院太空研究所）
研究2025年11月12-13日强烈地磁风暴期间60-180度E区域电离层响应，利用多仪器数据揭示半球不对称正TEC风暴特征及复杂机制。
2026-03-15 physics.geo-ph physics.space-ph
Ionospheric and geomagnetic response to the total solar eclipse on 21 August 2017
日食提供了一个很好的机会来研究地球电离层中光电离通量的突然局部变化及其在地磁场中的后果。为了研究来自GNSS数据的VTEC测量值和来自日食路径附近的INTERMAGNET观测站的地磁场估计值，我们专注于2017年北美日食的一部分数据。我们对这两个数据集的同时分析使我们能够量化电离层和磁场对日食事件的反应，从而使我们能够比较这些事件在时间上的差异。我们发现，研究VTEC差异相对于参考值的行为提供了更好的洞察力的实际日食效应，并能够表征参数的依赖性，如最大消耗和恢复阶段的时间延迟。我们还能够测试以定量方式将电离层变化联系起来的模型。从全球导航卫星系统测得的总电子含量损耗被输入到地磁观测站所在地的Ashour-Chapman模型近似值中，其预测值与磁场分量在时间和幅度上的行为惊人地吻合。
2021-07-26 astro-ph.EP physics.ao-ph 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
Geomagnetic storm forecasting service StormFocus: 5 years online
预报磁暴对于许多空间天气应用来说非常重要。在这项研究中，我们回顾了2011- 2016年期间地磁风暴预报服务StormFocus的表现。该服务于2011年在SpaceWeather.Ru实施，并提前几个小时预测由$Dst$指数测量的地磁暴的预期强度。该预测基于L1太阳风和IMF测量，每小时更新一次。第24周的太阳活动极大期很弱，所以大多数统计数据都是相当温和的风暴。我们验证选择标准的质量，以及实时输入数据的可靠性，与档案中的最终值进行比较。在实时操作中，87%的风暴被正确预测，而在最终OMNI数据上运行的再分析成功预测了97%的风暴。因此，预测误差的主要原因是由于处理误差和数据集的具体情况而导致的实时数据和最终数据（Dst，太阳风和IMF）之间的差异。
2018-02-19 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
A similarity in patterns of global seismicity after St. Patrick's Day geomagnetic storms of 2013 and 2015
我们提出了全球地震活动对2013年和2015年圣帕特里克节（3月17日）磁暴的响应结果，这些磁暴发生在相当相似的太阳通量水平和几乎相同的风暴突然开始时间。揭示了在风暴之后发生的大部分实质性地震的类似模式。即2013年和2015年风暴爆发后分别延迟约30天和约39天，在伊朗大陆地区（M7.7，2013年4月16日）和尼泊尔大陆地区（M7.8，2015年4月25日）发生了地壳强地震。然后，在2013年和2015年风暴爆发后分别延迟约68天和约74天，在鄂霍次克海（M8.3，2013年5月24日，俄罗斯）和太平洋（M7.8，2015年5月30日，日本）下发生了强烈深源地震。结果表明，在地磁暴发生的时间（2013年6：04 UT和2015年4：48 UT），未来强震发生的地点位于极尖之下，太阳风等离子体将直接进入地球环境。这些结果支持了我们早期的发现[Ouzounov和Khachikyan，2022]，即地震活动性可能会对地磁风暴的发生做出响应，延迟时间长达两个月。
2023-02-27 physics.geo-ph physics.space-ph
Polar ionospheric currents and high temporal resolution geomagnetic field models
在CHAOS框架内提出一种共同估计极区电离层场气候模型与内部及磁层场的新方法，有效降低了极区电流对核磁场时间导数的污染，并揭示了内部场模型中的年度振荡现象。
2023-09-08 physics.geo-ph 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
Radial distribution of the inner magnetosphere plasma pressure using low-altitude satellite data during geomagnetic storm: the March 1-8, 1982 Event
内磁层等离子体压力分布是了解磁暴和亚磁暴等磁层主要过程的关键参数之一。然而，通过高空卫星现场粒子测量获得的压力分布不允许跟踪与风暴和亚暴有关的压力变化，因为这样做所需的时间间隔通常超过了它们的特征时间。相反，低空卫星的快速运动使得有可能利用沉降粒子的通量来反演沿卫星轨道的等离子体压力的准瞬时分布。在这项研究中，我们使用Aureol-3卫星数据等离子体压力估计，和IGRF，Tsyganenko 2001年和Tsyganenko 2004年风暴时间地磁场模型的压力映射到赤道平面。结果发现，在平静的地磁条件下，径向压力分布得到的轮廓，以前从高空测量得到的一致。相反，在磁暴期间，等离子体压力剖面变得更加尖锐，等离子体压力最大值的位置与Dst最小值对应，磁层内静压力最大值与太阳风动压力相关。等离子体压力廓线的增加表明，交换不稳定性可能是磁暴主相发展的重要因素之一。
2007-06-06 physics.geo-ph physics.space-ph
On relation between mid-latitude ionospheric ionization and quasi-trapped energetic electrons during 15 December 2006 magnetic storm
本文报道了2006年12月15日磁暴期间太平洋地区中低纬电离层电子浓度（EC）的同步观测结果。POES和DMSP卫星在~800 - 900 km高度测量了能量为数十keV的电子。利用COSMIC/FS 3卫星和全球GPS地面接收机网的实测数据，分别确定了EC高度廓线和垂直EC总量。电子通量和EC增强之间存在着良好的时空相关性，这一事实使我们认为，在磁暴期间，准俘获高能电子可能是中纬度电离层电离的一个重要来源。
2011-11-09 physics.space-ph
Comment on "A statistical comparison of solar wind sources of moderate and intense geomagnetic storms at solar minimum and maximum" by Zhang, J.-C., M. W. Liemohn, J. U. Kozyra, M. F. Thomsen, H. A. Elliott, and J. M. Weygand, JGR, 2006
导致地球磁暴的太阳风的条件是长期深入研究的课题。最近，Zhang等（2006）发表了一篇论文，他们利用叠加历元分析方法研究了549个磁暴期间的太阳风特征。不幸的是，所使用的方法并没有从本质上提高对磁暴与太阳风条件之间关系的理解，首先是由于以下原因：（1）他们没有考虑到不同类型的太阳风产生的磁暴的存在，（2）他们把Dst指数的最小时间作为历元零时间而不是磁暴开始时间。
2006-03-29 physics.geo-ph 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
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
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
Global asymmetry in $Δ$X variations during the 06 April 2000 geomagnetic storm: Relative roles of IMF Bz and By
研究了2000年4月6日（Ap = 236）强磁暴主相期间，由于IMF Bz和IMF By在特定时段（22：22 - 22：55 UT）的相对作用而引起的$Δ$ X变化的不对称性。这里考虑两对对极站，作为SuperMAG网络的一部分。利用SuperDARN网络的电离层对流图，研究了高纬度地区DP 2电离层对流模式的时空演变。等效电流的二维图用于显示与两个IMF分量之间的相互作用效应相关联的全局DP 2电流的签名。观测结果表明，日本-欧洲/非洲扇区的近对映站之间的$Δ$ X变化的差异相对于太平洋/美洲-印度扇区的近对映站之间的差异有所增加。当IMF By的绝对值大于IMF Bz的绝对值时，IMF Bz的绝对值会显著增大|By/Bz|.这表明，在DP 2细胞的扭曲和相关的旋转的电动昼夜分界线，使一对站在同一个DP 2细胞和另一对的一个站在不同的DP 2细胞和喉道流区，导致不对称的对映站之间的$Δ$ X变化。因此，这项工作突出了IMF Bz和IMF By之间的相互作用在确定强地磁条件下低纬度地区电离层影响方面的重要性。
2023-01-24 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.geo-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
Ionospheric responses over the Antarctic region to Intense Space Weather events: Plasma Convection vs. Auroral Precipitation
本文利用2023年六次地磁暴期间的GPS TEC、极光沉降图和SuperDARN数据，研究南极电离层响应，发现等离子体对流（R约0.88）比极光沉降（R约0.31）更能解释TEC日最大值的显著增强。
2025-11-06 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.geo-ph
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
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
Simulation Study of a Positive Ionospheric Storm Phase Observed at Millstone Hill
NRL电离层模式SAMI 2的模拟结果表明，在2004年4月3日开始的磁暴期间，Millstone Hill上空F区的变化主要是由于长期持续的东向电场的影响，正如{ \it Huang et al.} [2005年]。模拟结果表明，与前一个平静日相比，F区电子密度峰值（NmF 2）增加了1/$\approx 2$，高度（hmF 2）升高了1/$\approx 80$ km，F区电子温度降低了1/$\approx 1000$ K。在进一步的模拟中，中性大气和风或电场被它们的安静日对应物所取代，这清楚地表明，电场在产生这些效应方面发挥了主导作用，尽管不是唯一的作用。
2005-12-14 physics.space-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
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
A Carrington-like geomagnetic storm observed in the 21st century
1859年9月，科拉巴天文台测量到有史以来在低纬度地区与太阳活动有关的最极端的地磁扰动：卡林顿风暴。本文描述了一个地磁扰动的情况下，非常相似的轮廓的卡林顿事件在科拉巴的扰动：事件2003年10月29日在匈牙利的蒂哈尼磁观测站。通过对“类卡林顿”事件中不同位置的H场的分析，重新解释了1859年的事件。本文的主要结论是：（a）由于地磁磁场水平分量（H）中的大尖峰强烈依赖于磁地方时（MLT），因此全球Dst或SYM-H作为基于平均的指标，错过了2003年10月29日事件中最大的地磁扰动，并可能错过了1859年的扰动;（b）在卡林顿风暴期间在科拉巴记录到的H大幅下降的主要原因不是环电流，而是场向电流（FACs），（c）H尖峰的非常局部的特征意味着类似卡林顿的事件可能比预期的更频繁地发生。
2015-05-26 physics.geo-ph physics.space-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
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
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
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
Evidence for Near-Equatorial Deposition by Energetic Electrons in the Ionospheric F-layer
本文研究了强磁暴期间近赤道低空>30 keV准俘获电子的大幅度增强。我们发现，瞬变现象往往始于早晨，并能在太平洋地区持续数小时，其通量强度大大超过平静时水平4-5个数量级。研究的目的是验证一个假设，即增强的准俘获电子通量可以是一个重要的电离源，在顶侧电离层的范围内低，中纬度和估计能量沉积。结果表明，电离粒子效应对电离层总电子含量（TEC）的暴时增加或电离层正暴有显著贡献。我们目前的中/大通量事件在2009年7月22日和2004年7月27日的中/大风暴的分析作为例子，演示伴随增强的电子通量与电离层风暴正相位。从2009年7月22日风暴的COSMIC/FS 3无线电掩星数据中获得了关于F2区域上升的额外实验支持。
2013-01-11 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
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
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
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
Temporal Correlation between Ionospheric Storm-Enhanced Density Plume and Plasmaspheric Plume Occurrence
Laboratory for Atmospheric and Space Physics, University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校大气与空间物理实验室）；Haystack Observatory, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院海斯塔克天文台）；Department of Atmospheric and Oceanic Sciences, University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校大气与海洋科学系）；Space Science Department, Southwest Research Institute（西南研究所空间科学部）；Department of Physics and Astronomy, University of Texas at San Antonio（得克萨斯大学圣安东尼奥分校物理与天文学系）；Stochastic Research Institute（随机性研究所）；University of New Mexico（新墨西哥大学）；Astrophysical and Planetary Sciences Department, University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校天体物理与行星科学系）
本研究通过统计2010-2024年75次磁暴数据，发现电离层SED羽流与等离子体层羽流在时间上同步发生，并利用机器学习诊断揭示其与太阳风及地磁活动峰值相关，为磁层-电离层耦合提供新见解。
2026-09-30 physics.comp-ph physics.geo-ph 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
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
The April 2023 SYM-H = -233 nT Geomagnetic Storm: A Classical Event
本研究分析2023年4月双峰强地磁暴的驱动源、磁层-电离层能量耗散、辐射带电子通量变化及赤道电离层异常调制特征，明确各物理过程的关联与量化特征。
2024-09-12 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
Global ionospheric response to a periodic sequence of HSS/CIR events during the 2007-2008 solar minimum
本文研究了高速太阳风流/共转相互作用区（HSS/CIR）对全球电离层的影响。在2007年12月1日至2008年4月29日期间确定了一系列10个这样的事件，其特征在于在频域中对应于27，13.5，9和6.75天的主要频谱峰。太阳风磁场、速度和质子密度的谱以及地磁指数AE和SYM-H的谱仅受这些特征的支配。相比之下，电离层NmF 2和在较小程度上hmF 2光谱具有复杂得多的结构，副峰添加到或取代主峰。我们认为，这是磁层-电离层耦合的非线性性质的证据，特别是在NMF 2电离层响应突出。此外，我们表明，hmF 2是更密切相关的比NmF 2的所有参数描述的太阳风和地磁活动。最后，电离层的响应显示出更高的相关性比任何其他太阳风参数Bz，更高的SYM-H比AE，这表明，对于频谱的低频部分，高纬度焦耳加热和粒子降水的迅速渗透电场在支配的电离层响应地磁活动，在这种情况下的HSS/CIR事件序列中发挥次要作用。
2021-05-14 physics.ao-ph 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
