太阳风全球模拟：与2018–2022年帕克太阳探测器观测的对比
太阳与恒星天体物理
2024-10-31 v1 空间物理
摘要
全球磁流体动力学（MHD）模型在空间天气预报基础设施中发挥重要作用。此类模型的验证通常利用在地球轨道附近进行的太阳风原位测量。本研究的目的是检验G3DMHD（一种数据驱动的、时变的、三维太阳风MHD模型）的性能，并将其与帕克太阳探测器（PSP）的观测结果进行比较。自2018年8月发射以来，PSP以不同的径向距离穿越内日球（最接近点约13.3个太阳半径），位于地球朝向太阳的一侧，因此为研究太阳风的演化以及验证太阳风日球层模型提供了良好的机会。G3DMHD模型模拟由一系列光球层磁场图驱动，这些磁场图通过势场模型外推至假设的源表面（2.5 Rs），时间范围为2018年至2022年，覆盖了PSP的前15个轨道。皮尔逊相关系数（cc）和平均绝对平方误差（MASE）被用作评估模型性能的指标。结果发现，模型在磁强度（cc = 0.75；MASE = 0.60）和太阳风密度（cc = 0.73；MASE = 0.50）方面的表现优于太阳风速度（cc = 0.15；MASE = 1.29）和温度（cc = 0.28；MASE = 1.14）。这主要是由于缺乏准确的边界条件。太阳活动极小期年份中磁场被低估的已知现象也存在。假设计算域的内边界（18 Rs及以下）处径向磁场随纬度均匀分布后，磁强度的一致性显著改善（cc = 0.83；MASE = 0.49）。
引用
@article{arxiv.2410.23157,
title = {Global Simulation of the Solar Wind: A Comparison With Parker Solar Probe Observations During 2018-2022},
author = {Chin-Chun Wu and Kan Liou and Brian E. Wood and Y. M. Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.23157},
year = {2024}
}
备注
in press