FRi3D 磁通量绳模型在 EUHFORIA 中的实现与验证

具有全局三维（3D）几何的日冕物质抛射（CME）模型——三维磁通量绳（FRi3D, Isavnin, 2016）——已在空间天气预报工具 EUHFORIA（Pomoell and Poedts, 2018）中实现。通过将这一先进磁通量绳模型纳入 EUHFORIA，我们旨在改进 CME 侧面相遇的建模，最重要的是改进在地球的磁场预测。在使用合成事件展示 FRi3D 建模 CME 侧面的能力后，我们优化该模型以对真实事件进行稳健模拟并测试其预测能力。我们对 2012 年 7 月 12 日爆发的晕状 CME 事件进行基于观测的建模。几何输入参数利用 FRi3D 中包含的正向建模工具进行约束，相较于已有模型具有额外的磁通量绳几何灵活性。磁场输入参数使用差分进化算法推导，以将 FRi3D 参数拟合至 1 AU 处的原位数据。采用基于观测的方法约束 CME 密度，以实现对应于 FRi3D 几何的质量更好估计。该 CME 在 EUHFORIA 的日球层域中演化，并给出了 FRi3D 预测性能与 EUHFORIA 中先前实现的球马克 CME 的比较。对于此事件，FRi3D 将地球处总磁场强度与 Bz 的建模分别改进了约 30% 和约 70%。此外，我们使用经验 Dst 模型计算该风暴在地球的预期地磁效应，发现相较于球马克 CME 模型，FRi3D 模型将最小 Dst 的预测改进了约 20%。最后，我们讨论了当前 FRi3D 在 EUHFORIA 中实现的局限性并提出了可能的改进。