脉冲质量抛射动力学及其在1 AU处的预报：基于半解析flux-rope模型的ensemble建模
太阳与恒星天体物理
2026-05-07 v1
摘要
本研究量化了脉冲质量抛射(CME)和太阳风输入的不确定性如何传播到从爆发至1 AU的预报相关诊断参数。我们使用半解析爆发flux rope(EFR)模型模拟CME的初始爆发及从太阳到1 AU的演化，受Lorentz力、引力和阻力驱动，驱动方式为给定的时间依赖的管状通量注入。相对于原始EFR公式，我们通过有效质量和更新阻力项纳入sheath和pile-up效应，用于CME太阳风耦合。该模型嵌入蒙特卡洛框架中，对关键爆发和背景太阳风输入进行截断正态抽样。对于六个CME事件，ensemble显示事件相关的离散度在1 AU诊断参数中。对于±20%的输入抽样，所有离散均为1-sigma ensemble标准差。到达时间的离散为2.4-7.7小时，主要由管状通量注入历史、上游风速和阻力系数控制。前沿速度的离散为28-53 km/s，主要由背景流动属性控制。磁场诊断显示两种体系：sheath场相对紧密分布，离散为1-3.5 nT，对上游风、尺寸和扩张比例敏感，而内部flux-rope场离散更大，为1-7.6 nT，主要由爆发驱动和flux-content参数控制。影响持续时间的离散为2.4-6.3小时，主要由几何尺寸和扩张比例控制，另外对驱动时间尺度还有额外敏感性。这些结果在EFR输入不确定性与CME到达和影响诊断参数离散之间建立了定量联系，识别了最严重限制1 AU处预报精度的物理参数。
引用
@article{arxiv.2605.04284,
title = {Ensemble modeling of Coronal Mass Ejection dynamics and forecasts at 1 AU with a semi-analytic flux-rope model},
author = {S. Stamkos and S. Patsourakos and A. Vourlidas and E. Paouris},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.04284},
year = {2026}
}
备注
20 pages, 18 figures, accepted for publication in Astronomy & Astrophysics