Is there a Dynamic Difference between Stealthy and Standard CMEs?
隐形的日冕物质抛射（CME），缺乏低日冕信号，可能会导致显著的地磁暴。然而，隐形日冕物质抛射的机制仍然存在很大争议。在这项工作中，我们调查是否有隐形和标准CME之间的差异，在他们的动态行为。选择了7个隐身和8个低速标准CME。我们基于互相关方法计算了CME的二维速度分布，而不是一维速度，从而得到了更精确的CME机械能的分布和演化。然后，我们推导出CME的驱动功率，并将它们与CME参数（总质量，平均速率，和加速度）的标准和隐形CME。此外，我们还研究了驱动日冕物质抛射的力，即洛伦兹力、引力和太阳附近环境太阳风产生的拖曳力。结果表明，无论是标准日冕物质抛射还是隐身日冕物质抛射，都是由内日冕中这些力的共同作用推动的。拖曳力和重力与洛伦兹力相当。然而，阻力和洛伦兹力对隐身CME全局演化的影响明显弱于标准CME。
2022-11-23 astro-ph.SR physics.space-ph
Effects of background solar wind and drag force on the propagation of coronal mass ejection driven shock
本研究针对两次相似的日冕物质抛射驱动激波事件，结合观测与全球MHD模拟，发现背景太阳风速度与阻力通过间接作用影响激波传播，解释了初始速度不同的激波传播时间相近的现象，为激波到达时间预报提供了关键依据。
2024-11-01 astro-ph.SR physics.space-ph
Drag-based CME modeling with heliospheric images incorporating frontal deformation: ELEvoHI 2.0
行星际空间中日冕物质抛射（CME）的演化和传播仍然没有得到很好的理解。因此，准确的到达时间和到达速度预报是空间天气研究中尚未解决的问题。在这项研究中，我们提出了椭圆演化模型的基础上HI观测（ELEvoHI），并引入了一个可变形的前这个模型。ELEvoHI依靠日光层成像仪（HI）观测来获得CME的运动学。新发展的变形锋，该模式是能够作出反应的环境太阳风的条件下，在整个传播过程中，沿着整个锋面的CME。为了得到对环境太阳风条件的估计，我们使用了三种不同的模型：日光层逆风外推模型（HUX），日光层逆风时变外推模型（HUXt）和欧洲日光层预报信息资产（EUHFORIA）。我们测试的CME上的可变形的前在STEREO-A/HI首次观察到2010年2月3日14：49 UT。对于这种情况下的研究，变形前提供了更好的估计的到达时间和到达速度比原始版本的ELEvoHI使用椭圆形前。新的实现使我们能够研究影响CME传播的参数，不仅为顶点，但为整个战线。日冕物质抛射锋面的演变，特别是在侧翼，高度依赖于所使用的环境太阳风模型。新的实施方案的另一个优点是提供CME质量估计的可能性。
2021-08-18 astro-ph.SR physics.space-ph
Coronal mass ejection arrival forecasting with the drag-based assimilation of satellite observations
该研究提出 HELIOPANDA 框架，将 DBM、参数反演与 Kalman 滤波同化结合，利用航天器观测估计太阳风速度和阻力参数，实现误差约 1–2 小时的 CME 到达预报。
2025-09-29 astro-ph.SR physics.space-ph
A Probabilistic Approach to the Drag-Based Model
预测日冕物质抛射（CME）到达地球的时间对我们的高科技社会和未来对太阳系的任何载人探索都至关重要。与预报准确率同样重要的是对其精度的了解，即与估计相关的误差。我们提出了一种统计方法，通过引入概率分布，而不是确切的值，作为输入参数，从而允许预测的不确定性的评估使用基于阻力的模型的到达时间的计算。我们使用一组其过境时间已知的CME来测试这种方法，并获得了非常有希望的结果：测量和预测之间的绝对差异的平均值为9.1h，并且这些残差中有一半在估计误差范围内。这些结果表明，这种方法值得进一步研究。我们正在努力实现一个实时的实施，摄取自动化的CME跟踪算法的输出作为输入，以创建一个数据库的事件有用的进一步验证的方法。
2018-01-11 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.geo-ph
On Sun-to-Earth Propagation of Coronal Mass Ejections
我们研究了日冕物质抛射（CME）如何通过太阳和地球之间的内日光层传播和相互作用，这是CME研究和空间天气预报中的一个关键问题。CME日地运动学受到广角日光层成像观测、行星际射电II型爆发和多个有利位置的现场测量的限制。我们为这项研究选择了三个事件，即2012年1月19日，23日和3月7日的CME。不同于以往的事件研究，这项工作试图创建一个通用的图片CME日地传播和比较不同的技术来确定CME行星际运动学。获得了关于日冕物质抛射日地传播的关键结果。我们不同技术（和数据集）之间的比较也有重要的影响CME的观测和解释。在此基础上，对未来CME观测和空间天气预报进行了讨论。详见PDF。
2013-04-13 astro-ph.SR physics.space-ph
A catalogue of observed geo-effective CME/ICME characteristics
本研究合并就地与遥感CME数据构建数据库，利用阻力模型和蒙特卡洛方法评估CME传播，验证模型假设并揭示CME特征，为研究提供可靠数据集。
2023-11-22 astro-ph.IM astro-ph.SR physics.space-ph
Effect of gravitational stratification on the propagation of a CME
我们的目的是研究引力层结对日冕物质抛射传播的作用。特别是，我们评估了它如何影响CME的速度和形状，以及在什么条件下通量绳喷射成为CME或何时被淬灭。我们运行了一组MHD模拟，采用了爆发式的初始磁配置，已经被证明是适合的通量绳喷射。我们改变了背景日冕的温度和初始磁场的强度，以调整重力分层和喷出的磁通量。在磁流体动力学模拟中，我们使用了一种自动跟踪技术来跟踪磁通量绳的膨胀和传播。从参数空间的分析，我们评估的引力分层的CME的速度和扩展的作用。我们的研究表明，重力分层起着重要的作用，在决定是否磁通绳喷射将变成一个完整的日冕物质抛射或磁通量绳是否会停止在日冕。日冕物质抛射的速度受背景日冕的影响，当日冕较冷且初始磁场较强时，日冕物质抛射的速度较快。我们在参数空间中再现的最快CME以850 km/s的速度行进。此外，背景重力分层在CME的侧向膨胀中起着一定的作用，我们发现，当背景温度较高时，CME的形状更加平坦。我们的研究表明，虽然CME的启动机制是纯磁性的，背景日冕等离子体在CME的传播中起着关键作用，和完整的MHD模型，特别是当一个重点放在生产的CME从磁通绳喷射应适用。
2013-10-25 astro-ph.SR physics.space-ph
Effects of coronal mass ejection orientation on its propagation in the heliosphere
本研究分析1997–2018年31组CME-ICME关联，结合日冕仪椭圆拟合与近地原位数据，发现ICME朝向显著影响鞘区非径向流，但对整体阻力无显著影响。
2023-09-27 astro-ph.SR physics.space-ph
On Sun-to-Earth Propagation of Coronal Mass Ejections: 2. Slow Events and Comparison with Others
作为快速日冕物质抛射（CME）日地传播的后续研究，我们结合日光层成像和现场观测，研究了慢速CME的日地传播特征。本研究选择了三个特别感兴趣的事件，即2010年6月16日，2011年3月25日和2012年9月25日的CME。我们将慢速CME与快速和中速事件进行了比较，并获得了补充\citet{liu13}试图创建CME太阳到地球传播的一般图片的关键结果：（1）一个典型的慢速CME的日地传播可以近似地用两个阶段来描述，一个是逐渐加速到大约20-30个太阳半径，接着是在平均太阳风水平附近几乎不变的速度，（2）不同类型的CME之间的比较表明，较快的CME往往加速和减速更快，加速和减速的停止距离更短。（3）中速和慢速CME在达到1 AU之前都具有与平均太阳风水平相当的速度，（4）慢速日冕物质抛射由于运动缓慢，很有可能与日地空间中的其他太阳风结构相互作用，为增强空间天气提供关键成分，（5）这里研究的慢日冕物质抛射在地球上缺乏强磁场，但倾向于保持轴大致垂直于太阳径向的磁绳结构。我们还提出了一个“最佳”的战略，三角测量的概念，在确定CME的太阳到地球的运动学，这有助于澄清混乱的CME几何假设的三角测量和改进CME的分析和观测。
2015-12-25 astro-ph.SR physics.space-ph
Deflected propagation of a coronal mass ejection from the corona to interplanetary space
在影响日冕物质抛射（CME）空间天气效应的诸多因素中，CME在行星际空间的传播轨迹是决定CME是否以及何时撞击地球的重要因素。许多直接观测表明，日冕物质抛射在日冕中可能不沿直线传播，但日冕物质抛射是否也在行星际空间中经历偏转传播是一个问题，这一问题从未得到完全回答。本文通过对2008年9月12 - 19日期间一个孤立的日冕物质抛射（CME）从日冕向行星际空间的传播过程的研究，提出了CME不仅在日冕中发生偏转，而且在行星际空间发生偏转的确凿证据。行星际空间的偏转角超过20度，导致CME遇到地球的可能性发生重大变化。进一步的建模和模拟分析表明，行星际空间中的偏转的原因是CME和太阳风之间的相互作用，这是不同于发生在日冕。
2014-06-18 astro-ph.SR physics.space-ph
Acceleration and Expansion of a Coronal Mass Ejection in the High Corona: Role of Magnetic Reconnection
磁重联在早期加速日冕物质抛射（CME）中的重要作用已被广泛讨论。然而，由于日冕物质抛射的膨胀速度可能与它们在日冕中的传播速度相当，因此尚不清楚重联是否以及如何分别对真正的加速和膨胀做出贡献。为了解决这个问题，我们分析了2013年2月27日一个中等速度的日冕物质抛射的动力学，它与其锋面进入高日冕的持续加速有关，尽管它的速度已经达到了700 km~s $\sim$，并且大于太阳风的速度。CME的视加速是由于CME在径向上的膨胀。CME真实加速度，即，它的中心的加速度，然后通过考虑由作用在快速CME上的太阳风拖曳力引起的预期减速来估计。发现真实加速度和径向膨胀具有相似的大小。我们发现，磁重联发生在CME爆发之后，并在CME的传播过程中在高冕区持续存在，它对CME的动力学演化有贡献。与膨胀有关的视加速度和补偿阻力的真实加速度之间的比较表明，在这种情况下，磁重联对CME膨胀和CME加速度的贡献几乎相等。这些测量的CME的演变，因为它们从日冕到日光层过境的后果进行了讨论。
2022-06-05 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Intense Flare-CME Event of the Year 2015: Propagation and Interaction Effects between Sun and Earth's Orbit
在本文中，我们报告了2015年5月5日发生的与强烈X2.7耀斑相关的快速日冕物质抛射（CME）的行星际效应。利用171 μ m的极紫外图像和米波观测资料，得到了低冕高$<$ 2 {R $_{\odot}$ }处CME的近日特征。近太阳和行星际介质中CME驱动的射电爆发的强度和持续时间表明，这次CME事件是一次高能事件。行星际闪烁数据以及低频无线电频谱在理解日冕物质抛射在日光层内部的速度和膨胀的径向演变以及它与先前缓慢日冕物质抛射的相互作用方面发挥了至关重要的作用。对CME沿太阳几个点的速度估计为1天文单位表明：i）CME经历了快速加速和膨胀，达到$\approx$ 6 {R $_{\odot}$ }的高度，ii）CME继续以$\geq$ 800 km $^{-1}$的速度在太阳和1天文单位之间传播。这些结果表明，CME很可能在其内部磁能的支持下克服了环境/背景太阳风施加的阻力。当CME与一个缓慢的前CME相互作用时，与CME驱动的扰动相关的湍流水平显著增加。
2016-03-15 astro-ph.SR physics.space-ph
Quantifying the Propagation of Fast Coronal Mass Ejections from the Sun to Interplanetary Space Combining Remote Sensing and Multi-Point in-situ Observations
为了全面了解太阳日冕物质抛射（CME）向1 au以上深行星际空间的传播和演化过程，我们对第23太阳活动周的7个CME进行了运动学分析。这些事件需要有协调一致的日冕观测、行星际II型射电爆发以及在地球和近地天体的多点现场测量。一个毕业的圆柱壳模型，一个没有自由参数的分析模型和磁流体动力学模型被用来推导CME运动学在太阳附近，量化的CME/冲击波在太阳-地球空间的传播，并连接在地球和地球的原位签名，分别。我们发现，每一个7 CME驱动的冲击经历了一个重大的减速之前，达到1天文单位，此后传播从地球到更大的距离逐渐减速。得到的CME/冲击波传播轮廓为每种情况下是大致一致的所有的数据，这验证了简单的分析模型的有用性CME/冲击波传播在日光层。对CME运动学的统计分析表明，CME越快，减速越大，1 au内减速时间越短。其中几次事件的磁暴主要是由鞘区向南的磁场引起的。特别是，CME驱动的冲击和前面的喷出物之间的相互作用显着增强了预先存在的向南磁场，并引起了严重的复杂的磁暴。
2019-08-13 astro-ph.SR physics.space-ph
Comparison of CME/shock propagation models with heliospheric imaging and in situ observations
快速日冕物质抛射（CME）及其相关激波到达时间的预测是空间天气研究中非常需要的。本文利用数据引导激波到达时间模型（DGSTOA）和数据引导激波传播模型（DGSPM）预测了与快速日冕物质抛射相关的行星际激波的运动学演化。DGSTOA基于太阳风参考系中激波的相似理论，DGSPM基于静止参考系中激波的非相似理论。输入是通过应用于STEREO成像观测的几何三角测量方法以及调和平均近似获得的最大速度时刻CME锋面的运动学。输出提供了相关冲击的后续传播。我们将这些模型应用于2012年1月19日，1月23日和3月7日的CME。我们发现，冲击模型预测相当不错的冲击波的传播后，脉冲加速。这些模型预测的冲击波到达地球的时间和当地的传播速度与现场测量的风是一致的。我们还使用基于阻力的模型（DBM）作为比较，发现它预测在快速减速阶段后比冲击模型更陡的减速。1AU处DBM的预测与随后的ICME或鞘层结构一致，而不是前面的冲击。这些结果表明，这里使用的冲击模型的适用性与快速日冕物质抛射行星际冲击未来的到达时间预测。
2016-07-19 astro-ph.SR physics.space-ph
Determination of CME orientation and consequences for their propagation
本研究通过GCS三维重建和椭圆拟合确定22个CME-ICME事件的近太阳方向，结合原位数据研究鞘层非径向流，发现高倾角事件中y/z流量比更大，表明CME方向影响其传播。
2022-04-21 astro-ph.SR physics.space-ph
Predicting the Time-of-Arrival of Coronal Mass Ejections at Earth From Heliospheric Imaging Observations
日冕物质抛射（CME）到达地球的时间（ToA）是一个关键参数，因为与CME到达相关的空间天气现象，如强烈的地磁暴。尽管新仪器的使用和新方法的开发不断增加，但ToA估计误差平均仍在10小时以上。在这里，我们调查的CME使用从日光层成像仪，即观测的ToA预测，从日心距离高于现有的日冕仪所涵盖的。为了进行这项工作，我们分析了14个日冕物质抛射观测的日光层成像仪HI-1板载的双STEREO航天器，以确定其前面的位置和速度。的运动学参数推导出一种新的技术的基础上的椭圆转换（ElCon）的方法，它使用同步观测从两个角度从STEREO。在仪器的视野之外，我们假设CME演变的动力学是由气动阻力控制的，即，与背景太阳风粒子相互作用产生的力。为了模拟阻力，我们使用物理模型，使我们能够推导出它的参数，而不需要依赖于经验得出的阻力系数。我们发现一组14个事件的CME ToA平均误差为$1.6\pm8.0$小时ToA，平均绝对误差为$6.9\pm3.9$小时。结果表明，从HI-1的观测结果导致类似的错误，从日冕仪的观测估计。
2020-08-20 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
On the Propagation of a Geoeffective Coronal Mass Ejection during March 15 -- 17, 2015
太阳活动周期24中迄今为止最大的地磁风暴是由2015年3月15日的快速日冕物质抛射（CME）产生的。它最初是一个西向的日冕物质抛射，预计只会引起微弱的地磁扰动。为什么这次CME最终会引发如此大的地磁风暴？我们试图通过研究它从太阳到1 AU的传播来找到一些线索。首先，我们从SOHO和SDO的成像数据重建日冕中的日冕物质抛射的运动学特性的梯度圆柱壳（GCS）模型的帮助下。这表明CME在离开SOHO/LASCO C3相机的视场之前以约817 km s $^{-1}$的速度传播到远离日地线的西$\sim$ $33^\circ$ $\pm$ $10^\circ$。两天后，风号航天器在现场测量了与CME相对应的磁云（MC）。通过应用两种MC重建方法，我们推断出MC的配置以及一些运动学信息，这意味着CME可能经历了向东偏转的方式到1 AU。然而，由于缺乏STEREO航天器的观测，CME在行星际空间的运动学演化并不清楚。为了填补这一空白，我们利用MHD数值模拟、基于拖曳力的CME传播模型（DBM）和行星际偏转CME模型（DIPS）恢复了从$30 R_S$到1 AU的CME传播过程，特别是轨迹。这表明，CME的轨迹向地球偏转了约$12^\circ$，与1 AU的MC重建的含义一致。这种向东的偏转可能是CME的意想不到的地理效应的原因，因为它将最初向西的CME中心推得更靠近地球。
2016-07-26 astro-ph.SR physics.space-ph
Lateral Deformation of Large-scale Coronal Mass Ejections during the Transition from Non-radial to Radial Propagation
National Space Science Center, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家空间科学中心）；Hunan University of Technology and Business（湖南工业大学）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Space Engineering University（航天工程大学）；National Satellite Meteorological Center, China Meteorological Administration（中国气象局国家卫星气象中心）
本研究通过多波长观测分析了大尺度CMEs从非径向到径向传播过渡期间的横向变形，揭示了磁张力力对CME扩展的限制作用及观测特征的复杂性。
2025-12-02 astro-ph.SR physics.space-ph
MHD modeling of a geoeffective interplanetary CME with the magnetic topology informed by in-situ observations
本研究开发了内日球层MHD模型GAMERA-Helio，结合Gibson-Low模型模拟2010年4月3日地效CME的传播，利用原位观测约束磁拓扑，成功再现了磁场分量的部分变化，并确定了磁通绳的东西向取向。
2024-05-20 astro-ph.SR physics.space-ph
CME volume calculation from 3D GCS reconstruction
日冕物质抛射（CME）的质量演化是表征CME在行星际传播过程中所受曳力的重要参数。航天器在穿越事件期间测量CME的现场等离子体密度，但为了研究质量演化，我们还需要知道CME的几何形状，更具体地说，它的体积。在使用3D重建的CME几何结构从遥感数据导出CME体积和质量之后，我们可以计算CME密度并将其与地球附近的原位质子密度测量进行比较。由此我们可以得出重要的结论，当日冕物质抛射与日光层周围的太阳风相互作用时，质量可能会增加。在本文中，我们将详细描述使用分级圆柱壳（GCS）模型推导CME体积的方法（Thernisien等人，2006年，2009年，见图1）。我们表明，假设自相似膨胀，可以从两个GCS参数导出的CME的体积，它还可以表示为距离的函数。
2019-04-25 astro-ph.SR physics.space-ph
Magnetic Structure and Propagation of Two Interacting CMEs from the Sun to Saturn
太阳物理学的重大挑战之一是表征日冕物质抛射（CME）的磁结构和从太阳喷发到日光层传播的演变。目前，主要的困难是缺乏对日冕磁场的直接测量和缺乏行星际空间中CME体的3D原位测量。不过，可以结合使用多点遥感观测和多航天器现场测量以及建模来跟踪日冕物质抛射磁结构的演变。因此，我们在这项工作中提出了两个CME的分析，从太阳爆发2012年4月28日。我们使用遥感数据跟踪它们的喷发和早期演化，发现CME-CME相互作用的迹象，然后使用金星，地球和土星的原位测量分析它们的行星际对应物。我们观察到一个看似单一的通量绳在所有位置，但在地球上，高节奏的等离子体数据是可用的，找到可能的相互作用的签名。重建的现场通量绳在金星和地球提供了几乎相同的结果，但在土星显示出更大的差异，这表明CME是高度扭曲和/或进一步与附近的太阳风结构的相互作用发生在10 AU之前。这项工作突出了将太阳结构与外日光层连接起来的困难，并表明了多航天器研究对深入了解日冕物质抛射的磁结构的重要性。
2021-10-05 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Using an Ellipsoid Model to Track and Predict the Evolution and Propagation of Coronal Mass Ejections
提出了一种利用STEREO和SOHO卫星上的成像仪跟踪和预测日冕物质抛射（CME）传播和演化的方法。通过经验建模的材料之间的内核和前缘的CME作为一个不断扩大的，向外传播的椭球体，我们跟踪其在三维空间中的演变。虽然更复杂的经验CME模型已经开发出来，我们检查这个相对简单的几何模型，其中包括相对较少的物理假设，包括i）一个恒定的传播角和ii）方位对称结构的准确性。测试我们的椭球体模型在这里开发的三个独立的CME，我们发现，它是一个有效的工具，用于预测密度增强的到来和每个事件的持续时间近1 AU。对于研究的每个CME，轨迹的趋势，以及径向和横向扩展的研究从0到~.3 AU，以创建预测在1 AU的平均精度为2.9小时。
2012-02-27 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
SWASTi-CME: A physics-based model to study CME evolution and its interaction with Solar Wind
本文提出集成于SWASTi框架的SWASTi-CME模型，通过模拟不同太阳风条件下CME的传播与相互作用，揭示了背景条件对CME特性、形变及幂律膨胀的影响。
2023-10-27 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
A comparison of reconstruction methods for the estimation of CME kinematics based on SECCHI/HI observations
对日冕物质抛射的运动学和到达地球的时间的研究，是从立体声/日光层成像仪观测的时间延长图（J图）得出的，为了解日冕物质抛射的日光层演变提供了一个机会。我们实施各种重建技术，基于使用的时间延长配置文件的传播CME从单个或多个有利位置，估计三个地球有效的CME的动态。我们使用的运动学特性，来自分析的伸长率配置文件，输入到基于阻力的模型的距离，超过该CME不能明确地跟踪在J-地图。这些以不同速度运行的日冕物质抛射所进入的环境太阳风是不同的。因此，这些CME在从太阳到1 AU的整个旅程中将以不同的方式演变。我们关联的日冕物质抛射，确定和跟踪的J-地图，与现场观察到的签名附近1 AU的风航天器。通过推导每个日冕物质抛射的运动学特性，使用各种现有的方法，我们评估了每种方法的相对性能的目的，空间天气预报。我们讨论了每种方法的局限性，并确定在预测的CME的到达时间近1 AU使用日光层成像仪观测的主要限制。
2014-07-31 astro-ph.SR physics.space-ph
Sun-to-Earth Propagation of the 2015 June 21 Coronal Mass Ejection Revealed by Optical, EUV, and Radio Observations
我们研究了2015年6月21日CME驱动的冲击波的传播，如米波和长波的II型爆发和日冕观测所揭示的那样。CME与第24太阳活动周的第二大磁暴和一次大的太阳高能粒子（SEP）事件有关。这次爆发由两个M级耀斑组成，第一个被限制，没有米制或行星际射电爆发。然而，有强烈的微波爆发，表明加速粒子注入太阳。第二次耀斑是爆发性的，导致了一个光环CME。日冕物质抛射主要由赤道冕洞偏转，导致相关SEP事件的强度分布和地球日冕物质抛射的持续时间发生变化。行星际II型爆发特别强烈，从日冕一直到具有基谐结构的风号航天器附近都可以看到。我们计算的冲击速度使用II型漂移率在不同的日心距离，并获得信息的冲击，在太阳附近的日冕观测和地球附近的原位观测相匹配的演变。磁暴的深度与CME的1-AU速度和向南分量的大小一致。
2018-08-11 astro-ph.SR physics.space-ph
Statistical Analysis of Solar Events Associated with Storm Sudden Commencements over One Year of Solar Maximum during Cycle 23: Propagation from the Sun to the Earth and Effects
以2002年ISGI列出的32个风暴突发事件（SSCs）为出发点，根据观测资料（传播时间、速度比较、磁场旋转方向、无线电波）进行多判据分析，将它们与太阳源联系起来。我们确定了它们在行星际介质中的影响，并研究了地球电离和中性环境的响应。我们发现28个SSC与44个日冕物质抛射（CME）有关，其中15个与一个独特的CME有关，13个与一系列的多个CME有关，其中19个与晕CME有关; 19个速度大于1000 km/s的最快CME中有12个是晕CME。如果日冕物质抛射是晕日冕物质抛射，则SSC发生的概率为75%。两个日冕物质抛射之间的复杂相互作用和它们的轨迹的修改已经使用联合白光和多波长无线电观测进行了研究。在导致32个SSC的激波之后，L1处的太阳风结构是12个磁云（MC），6个没有MC结构的行星际CME（ICME），4个不能明确归类为ICME的其他结构，5个共转或流相互作用区（CIR/SIR）和4个孤立的激波事件;注意，一个CIR导致两个SSC。2002年3个或更多MC目录中列出的11个MC与SSC有关。对于与MC有关的3个最强磁暴，我们注意到2个Dst的突然增加，在鞘的到来和MC本身的到来。对地球影响最大的事件是MC，因为其中92%会引发中等或强烈的风暴，其次是ICME（33%）。在最好的情况下，CIR/SIR只会引起弱风暴。我们发现，这些地球效应事件（ICME或MC）触发或加强地…
2018-03-20 astro-ph.SR physics.space-ph
CME propagation in the dynamically coupled space weather tool: COCONUT + EUHFORIA
本文实现日冕模型COCONUT与日球层工具EUHFORIA的时变耦合，通过两种磁绳模型模拟CME传播并分析其在日冕-日球层的演化特性，强调太阳源区初始属性对CME预测的重要性。
2024-11-28 astro-ph.SR physics.space-ph
Multi spacecraft study with the Icarus model: Modelling the propagation of CMEs to Mercury and Earth
本文利用水星与地球附近航天器观测的两次 CME 事件，验证 Icarus 日球层模型及线性无力场 spheromak 模型，并评估不同 AMR 层级对原位剖面重建的影响。
2024-05-28 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Modeling the evolution and propagation of the 2017 September 9th and 10th CMEs and SEPs arriving at Mars constrained by remote-sensing and in-situ measurement
2017年9月10日，源自活动区12673的太阳高能粒子（SEP）被登记为地球的地面增强（GLE），也是自2012年8月Currency火星车着陆以来，辐射评估探测器（RAD）观测到的火星表面最大的GLE。基于多点日冕物质抛射图像，我们确定了一个非常快的日冕物质抛射及其冲击波阵面的初始三维运动学，以及另外2个日冕物质抛射发射小时前（以中等速度）使用的毕业圆柱壳（GCS）模型。这三个CME相互作用，向外传播到日光层，并合并成一个复杂的行星际CME（ICME）。冲击波和ICME到达火星后，RAD观测到了非常显著的福布什衰减（FD），比地球晚了几个小时，地球距离太阳约0.5天文单位。我们调查的传播的三个CME和随之而来的ICME一起使用基于阻力的模型（DBM）和WSA-ENLIL加锥模型约束的现场SEP和FD/冲击开始的时间。ICME和SEP到达地球和火星的协同建模表明，为了更好地预测人类探索任务在地球和其他日光层位置的潜在危险的空间天气影响，必须分析1）CME运动学，特别是在它们相互作用期间，2）空间和时间变化的日光层条件，例如流相互作用区域的演变和传播。
2018-07-30 astro-ph.EP physics.space-ph
Modeling a Coronal Mass Ejection from an Extended Filament Channel. II. Interplanetary Propagation to 1 au
针对2015年7月9日一次缺乏典型太阳特征的“问题风暴”型CME事件，通过三种构型的3D磁流体力学模拟研究其传播，发现环形通量绳结构模拟与地球抵达观测匹配最佳，为CME物理研究和空间天气预报提供参考。
2023-10-09 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Flare energetics, CME launch and heliospheric propagation for the May 2024 events, as derived from ensemble MHD modelling
本文利用OHM、TMF和EUHFORIA三种MHD模型对2024年5月太阳爆发事件进行集合模拟，估计自由磁能未超过5.2×10^32 erg，并实现了小于3小时的CME到达时间预测。
2025-09-19 astro-ph.SR physics.space-ph
Space, time and velocity association of successive coronal mass ejections
我们的目的是研究连续的日冕物质抛射（CME）之间可能的物理联系。通过对SOHO/LASCO近20年来观测到的27761个日冕物质抛射的主要特征进行统计分析。我们发现两个连续CME之间的等待时间（WT）或经过的时间为$< 5$小时的59%和$< 25$小时的97%的事件，并且CME WT遵循Pareto IV型统计分布。相当数量的连续CME对的位置角之差小于$30^\circ$，表明它们的源位置可能在同一区域。尾随和领先的连续CME的速度之间的差异遵循广义学生t分布。WT和速度差具有重尾分布以及去趋势波动分析的事实表明CME过程具有长程相关性。由于长程相关性，我们发现连续CME的速度之间存在一个小但显著的差异，拖尾CME的速度高于领先CME的速度。这种差异在WTs 10小时时最大< 2 hrs and tends to be zero for WTs >，在太阳活动周期的上升和下降阶段更为明显。我们认为，这种差异可能是由一个拖曳力作用在CME密切相关的空间和时间。
2020-02-10 astro-ph.SR physics.space-ph
OSPREI: A Coupled Approach to Modeling CME-Driven Space Weather with Automatically-Generated, User-Friendly Outputs
日冕物质抛射（CME）驱动地球和整个太阳系的空间天气活动。目前与日冕物质抛射相关的空间天气预测依赖于从日冕图重建的信息，有时仅从单一视角，以驱动简单的行星际传播模型，该模型仅给出到达时间或有限的附加信息。我们提出了三个已建立的模型耦合到OSPREI（开放太阳物理快速Ensemination信息），一个新的工具，描述太阳到地球的CME行为，包括位置，方向，大小，形状，速度，到达时间，以及内部的热和磁特性，在预测所需的时间尺度上。首先，ForeCAT描述了CME穿过日冕的轨迹。其次，ANTEATR模拟了CME在行星际空间中的传播，包括膨胀和变形，并通过守恒定律确定内部性质的演变。最后，FIDO产生CME与合成航天器相互作用的原位剖面。OSPREI包括通过改变每个输入参数来探测其值中的任何不确定性的集成建模，从而产生所有输出的概率。自动生成标准化的可视化，为空间天气预报提供易于获取的基本信息。我们显示了OSPREI在2021年4月22日和2021年5月9日在日冕中观察到的CME结果。我们将这些CME作为一种预测概念验证，使用类似于实时可用的信息，而不是微调输入参数，以实现最适合详细科学研究的信息。OSPREI预测显示出良好的协议与到达时间和原位属性。
2021-11-30 astro-ph.SR physics.space-ph
Ensemble modeling of CMEs using the WSA-ENLIL+Cone model
CME的包围建模提供了CME到达时间的概率预测，其包括来自预测的扩散和分布的到达时间不确定性的估计以及CME到达可能性的预测置信度。CME传播的实时集成建模使用安装在CCMC并实时执行的WSA-ENLIL+Cone模型。目前的实现评估的敏感性WSA-ENLIL+锥模型模拟CME传播的初始CME参数。我们讨论了2013年1月至2014年7月期间共35个CME事件的实时集合模拟结果。对于CME预计到达地球的17个事件，平均绝对到达时间预测误差为12.3小时，这与其他研究报告的误差相当。对于CME到达地球的预测，正确拒绝率为62%，误报率为38%。到达时间的范围内的合奏到达预测的17个事件中有8个。CME到达预测的Brier得分为0.15（其中1为完美预测），表明平均而言，CME到达的预测可能性相当准确。集合CME到达预报的可靠性在很大程度上依赖于CME输入参数的初始分布，特别是中值和展度。概率预测的初步分析表明，欠变，表明这些合奏没有采样足够宽的蔓延在芝加哥商品交易所输入参数。预测误差也可能来自环境模型参数、从日冕图导出的太阳风背景的准确性或其他模型限制。最后，Kp地磁指数的预测值与观测值相差小于1的17个合奏和Kp预测误差计算的平均预测Kp显示平均绝对误差为1.3。
2015-05-11 astro-ph.SR physics.space-ph
Flux rope modeling of the 2022 Sep 5 CME observed by Parker Solar Probe and Solar Orbiter from 0.07 to 0.69 au
本研究利用PSP和SolO的观测数据，结合ELEvoHI和3DCORE模型，分析了2022年9月5日CME的磁通量绳结构，发现模型假设在近太阳区域不适用，且太阳风背景速度和阻力机制对CME传播有重要影响。
2024-07-20 astro-ph.SR physics.space-ph
A coronal mass ejection encountered by four spacecraft within 1 au from the Sun: Ensemble modelling of propagation and magnetic structure
本文利用OSPREI集合模型模拟2021年9月23日一次缓慢流带爆发型CME在0.4至1 au内被四艘航天器遭遇的事件，发现预测量离散度随日心距离增大，并揭示探测器间距对磁场方向估计的影响。
2024-11-19 astro-ph.SR physics.space-ph
Interplanetary Consequences of Coronal Mass Ejection Events occurred during 18--25 June 2015
本文回顾了2015年6月18日至25日期间发生在日地距离范围内的快速和广泛的日冕物质抛射（CME）事件的传播效应和行星际后果的初步结果。行星际闪烁（IPS）图像显示，日冕物质抛射驱动的扰动的大尺度结构几乎充满了整个内日球层，速度范围为$\sim$ 300- 1000 { \kmps }。IPS技术的内日光层和1 AU处的{ \it in-situ}测量结果的速度数据集的比较表明，低速风主导的日光层对日冕物质抛射传播施加的阻力可能无效。在1天文单位的冲击波的到来表明，一个冲击波可以驱动行星际介质的中心部分的移动日冕物质抛射，也可以由不同的部分远离其中心。能量为$>$ 10 MeV的质子通量的增加与CME前激波对粒子的加速一致。
2016-03-11 astro-ph.SR physics.space-ph
Structure, Propagation and Expansion of a CME-Driven Shock in the Heliosphere: A Revisit of the 2012 July 23 Extreme Storm
我们研究了与2012年7月23日极端日冕物质抛射（CME）相关的激波的结构、传播和膨胀。从多点成像观测确定的冲击的特性进行比较，在不同的位置和一个复杂的无线电II型爆发，根据我们的定义有多个分支，可能不是所有的基波相关的原位测量。白光冲击波的特征可以用一个球形结构很好地模拟，即使在太阳的另一边也是向后扩展的。在发射后的第一个$\sim$ 1.5小时后，激波的膨胀大致是自相似的，在感兴趣的时间段内，激波中心的平移在很大程度上占主导地位。我们的研究还表明，由于向外运动结合喷出物的膨胀，在稍后的时间鼻子周围的弓形激波形态。正如成像和现场观测所显示的，激波衰减，无法在向后的方向到达水星，在横向方向到达STEREO B和金星。然而，机头方向的冲击波可能会持续到遥远的日光层外，根据MHD模型预测，黎明号将于7月25日06 UT左右撞击木星，7月27日23：30 UT左右撞击木星。II型爆发的属性一般一致的空间/时间变化的冲击推断成像和原位观测。特别是，低频带与STEREO A处激波前非常低密度的现场测量结果吻合得很好。
2017-01-18 astro-ph.SR physics.space-ph
Modelling the propagation of coronal mass ejections with COCONUT: implementation of the Regularized Biot-Savart Laws flux rope model
本文在 COCONUT 全球日冕模型中实现了 RBSL 磁通量绳模型，模拟了 S 形磁通量绳从太阳表面到 25 个太阳半径的传播，成功重现了 CME 的诞生过程，并发现磁重联在破坏 CME 磁通量绳相干特性中起关键作用。
2023-11-22 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Evaluation of CME Arrival Prediction Using Ensemble Modeling Based on Heliospheric Imaging Observations
在这项研究中，我们评估的日冕物质抛射（CME）的到来预测工具，利用STEREO的日光层成像仪（HI）的广角观测。这些成像仪不可超越的优势是可以观察CME的演变和传播，从接近太阳到1 AU甚至更远。我们相信，通过利用这种能力，而不是仅仅依靠日冕观测，有可能改善今天的CME到达时间的预测。基于HI观测的椭圆演化模型（ELEvoHI）假设CME在黄道平面内的锋面形状是椭圆形，并允许CME适应环境太阳风的速度，即它是基于阻力的。ELEvoHI是用来执行合奏模拟不同的CME锋面形状在给定的边界条件下，是一致的观察HI。在这项工作中，我们评估了不同的设置的模型进行后报15个定义明确的孤立的日冕物质抛射发生时，立体声接近L4/5，2008年底和2011年初之间。通过这种方式，我们发现，根据所使用的模型设置，平均绝对误差介于$6.2\pm7.9$ h和$9.9\pm13$ h之间。ELEvoHI被指定使用来自携带位于L5或L1的HI的未来空间天气飞行任务的数据。它还可以与近实时STEREO-A HI信标数据一起使用，在STEREO-A观测日地空间时，提供下一个$\sim7$年期间日冕物质抛射到达的预测。
2021-02-16 astro-ph.SR physics.space-ph
Hit or Miss, Arrival Time, and $B_z$ Orientation Predictions of BATS-R-US CME Simulations at 1 AU
使用一个精细的设置过程，我们模拟了六个观测到的日冕物质抛射（CME）的传播与2012块自适应树太阳风罗逆风计划（BATS-R-US）代码从太阳到地球或STEREO A，并将输出与观测结果进行了比较。的平均CME速度低于6个太阳半径和磁绳电流之间的线性关系被证明，并用于调整模拟。模拟正确地预测了可观测到的CME冲击是否以及何时达到一个天文单位（AU）。在1天文单位的日冕物质抛射冲击的到达时间预测有0.9 $\pm$ 1.9小时的精度。模拟得到的日冕物质抛射的初始速度和平均加速度与Gopalswamy等人的模型和数据比较接近，2000.该方法显示出预测的意义上的主要冲击相关的磁场分量$B_z$的变化的承诺。然而，对太阳风和CME中的磁场和等离子体条件的定量预测还不够好。
2019-05-22 astro-ph.SR physics.space-ph
Validation of Coronal Mass Ejection Arrival-Time Forecasts by Magnetohydrodynamic Simulations based on Interplanetary Scintillation Observations
日冕物质抛射（CME）对空间环境造成各种扰动，因此预测其到达时间是非常重要的。然而，预报精度受到行星际空间CME观测的限制。本文研究了基于行星际闪烁（IPS）观测的三维（3D）磁流体动力学（MHD）模拟预测日冕物质抛射到达地球时间的准确性。在这个系统中，日冕物质抛射被近似为具有各种初始速度的球峰。10 MHD模拟与不同的CME初速度进行了测试，并从每个模拟运行得到的密度分布进行了比较，由空间地球环境研究所（ISEE），名古屋大学的IPS观测数据。选择与IPS数据最接近一致的模拟运行的CME到达时间作为预测时间。然后，我们使用12个晕CME事件验证这个预测的准确性。基于IPS的MHD预测的平均绝对到达时间误差约为5.0 h，这是迄今为止验证的最准确的预测之一，而没有IPS数据的MHD模拟的平均绝对到达时间误差约为6.7 h，其中初始CME速度来自白光日冕图像。这表明，同化IPS数据到MHD模拟可以提高CME到达时间预报的准确性。平均预测到达时间早于实际到达时间。这些早期的预测可能是由于高估了球标中的磁场和/或低估了背景太阳风的拖曳力，后者可能与低估CME的大小或背景太阳风密度有关。
2020-12-23 astro-ph.SR physics.space-ph
Radial Evolution of Coronal Mass Ejections Between MESSENGER, Venus Express, STEREO, and L1: Catalog and Analysis
我们的知识的性质日冕物质抛射（CME）在内日球层的等离子体观测相对缺乏的限制。在这项工作中，我们提出了一个全面的目录47 CME测量原位测量两个或两个以上的径向对齐的航天器（信使号，金星快车，立体声或风/ACE）。我们估计的CME的影响速度在水星和金星使用基于阻力的模型，并提出了平均传播的CME（速度和减速/加速度）在日光层内。我们发现，CME减速继续过去水星的轨道，但大部分的减速发生在太阳和水星之间。我们使用两种方法研究了CME中最大磁场强度随日心距离的指数下降：一种改进的统计方法和从单个合事件的分析。这两种方法的结果平均与以前的研究一致，但显示出显着的事件间变异性。我们还发现CME鞘层的膨胀可以很好地用线性函数拟合。然而，我们观察到的平均鞘持续时间和它的增加是相当独立的初始CME速度，矛盾的普遍持有的知识，较慢的CME驱动较大的鞘。我们还提出了一个分析2011年11月3日的CME观测之间的信使，金星快车，和STEREO-B的纵向连接集中在CME的扩张及其相关性的指数下降的最大磁场强度在喷出物。
2019-12-26 physics.space-ph
Ensemble Prediction of a Halo Coronal Mass Ejection Using Heliospheric Imagers
日地关系天文台（STEREO）及其日光层成像仪（HI）为我们提供了增强对日冕物质抛射（CME）行星际传播的理解的可能性。基于HI的方法能够预测到达任何目标的时间和速度，并利用跟踪CME传播路径的优势，最多可达1 AU。在我们的研究中，我们使用ELEvoHI模型CME到达预测与合奏的方法来获得建模的到达时间和影响速度的不确定性。从2010年11月3日的日冕物质抛射进行了分析，通过执行339个模型运行相比，从排队的航天器信使号和STEREO-B的原位测量。来自STEREO-B的遥感数据显示CME为晕事件，这与位于L1的HI观测者观测到的地球定向CME相当。利用ELEvoHI的四个输出参数、阻力参数、背景太阳风速度、初始距离和速度的频率分布，找到了一种有希望的、简单的方法。在本案例研究中，这些输出的最频繁值导致具有最小误差的预测。限制这些运行的合奏，我们能够减少平均绝对到达时间误差从$3.5 \pm 2.6$ h到$1.6 \pm 1.1$ h在1 AU。我们的研究表明，L1可以提供一个足够的有利位置，地球定向CME，当观察到的HI，和合奏建模可能是一个可行的方法来使用ELEvoHI操作。
2017-12-01 astro-ph.SR physics.space-ph
Simulating Solar Coronal Mass Ejections constrained by Observations of their Speed and Poloidal flux
我们演示了如何吉布森低通量绳为基础的日冕物质抛射（CME）的参数可以使用远程观测约束。我们的多尺度流体动力学模拟套件（MS-FLUKSS）已被用来模拟CME的传播数据驱动的太阳日冕背景计算使用光球磁图数据。我们约束的CME模型参数使用的观测等关键CME属性，其速度，方向和极向通量。使用多视点白光日冕图像估计速度和方向。利用爆发后拱廊覆盖区域的重联磁通量估算了CME磁绳的极向通量。我们模拟了2011年3月7日的部分晕CME，以证明我们的方法的效率。这次日冕物质抛射的爆发速度为812 km/s，根据震源活动区资料估算，其极向通量为4.9e21 Mx。使用我们的方法，我们能够模拟这个CME的速度为840公里/秒，极向通量为5.1e21 Mx，与观测结果非常一致。
2019-03-30 astro-ph.SR physics.space-ph
Prediction of Geomagnetic Storm Strength from Inner Heliospheric In Situ Observations
预测日冕物质抛射（CME）对地球的影响在很大程度上取决于行星际磁场南向分量Bz的知识。目前还不可能以足够的精度预测CME中Bz的强度和持续时间，这形成了所谓的Bz问题。在这里，我们提供了一个新的方法来预测CME的到达时间，速度，Bz和由此产生的Dst指数在地球上的基础上，仅基于磁场数据，在日光层内（< 1AU）原位测量的概念验证。2012年6月12日至16日，由STEREO成像仪和金星快车（VEX）在0.72 AU，距离日地线6度的位置观测到三个近似指向地球并相互作用的CME。CME运动学是使用基于阻力的模型和WSA-Enlil模型计算的，受到VEX到达时间的约束，导致CME到达地球的时间和速度。CME的磁场强度按幂律从VEX到Wind进行缩放。我们的调查显示，Dst预测（预测：-96和-114 nT（来自2个Dst模型），观测：-71 nT），到达速度（预测：531 +- 23 km s-1，观测：488 +- 30 km s-1）和时间（实际到达时间后6 +- 1小时）的结果是有希望的。预测提前期为21小时。该方法可应用于来自太阳和地球之间的人造拉格朗日点处的航天器的矢量磁场数据，或应用于暂时穿过日地线的任何航天器所获取的数据。
2016-10-21 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Propagating Conditions and the Time of ICMEs Arrival: A Comparison of the Effective Acceleration Model with ENLIL and DBEM Models
有效加速度模型（EAM）预测了日冕物质抛射（CME）驱动激波的到达时间（ToA）和鞘层内1 AU处的平均速率。该模型基于环境太阳风与行星际CME（ICME）相互作用导致恒定加速或减速的假设。这里介绍的模型升级版（EAMv 3）包含两项基本改进：（a）计算ICME从太阳到1 AU的加速度（或减速度）的新技术和（b）对CME天空平面速度的修正。通过与基于拖曳模型（DBEM）的集合版本和WSA-ENLIL+Cone集合模型的预测进行比较，对升级后的EAM模型进行了验证。2013-2014年，16个CME/ICME的共同样本用于比较。给出了ToA观测值和预测值之间的平均绝对误差（MAE）、平均误差（ME）和均方根误差（RMSE）等基本性能指标。EAM模型的MAE为8.7 $\pm$ ± 1.6小时，而DBEM和ENLIL分别为14.3 $\pm$ ± 2.2小时和12.8 $\pm$ ± 1.7小时。EAM的ME为-1.4 $\pm$ 2.7小时，而DBEM和ENLIL为-9.7 $\pm$ 3.4小时和-6.1 $\pm$ 3.3小时。我们还研究了利用EAMv 3和DBEM模型在行星际（IP）空间更强的减速的假设。特别是，DBEM模型执行更好的时候，一个更大的值的阻力参数，一个因素的顺序为3，是使用在以前的研究相比。EAMv 3模型显示ICME在更远的距离上减速，平均值为0.72 AU。
2020-12-10 physics.space-ph
