在 Icarus 中利用 AMR 与网格拉伸改进 CME 演化及到达预测
太阳与恒星天体物理
2022-11-24 v1 等离子体物理
空间物理
摘要
日冕物质抛射（CMEs）是行星际空间扰动的主要驱动因素之一。强 CMEs 若朝向地球方向，会在与地球磁场相互作用时引发地磁暴，并对我们的星球造成重大破坏、影响日常生活。因此，亟需高效的空间天气预测工具来预报 CME 喷发的到达与影响。近期，基于 MPI-AMRVAC 开发了新的日球层模型 Icarus，这是一个用于太阳风与 CME 传播的 3D 理想 MHD 模型，并引入了先进的数值技术以提升模拟效率。该模型采用锥模型研究 CME 在背景太阳风中的演化及其在地球的到达与影响。模拟中通过多种细化准则将网格拉伸与 AMR 相结合。我们将模拟结果与 EUFHORIA 模型进行比较。结果表明，在 Icarus 中最优配置下模拟速度提升了 17 倍。对于锥 CME 模型，我们发现将 AMR 限制在 CME 驱动激波周围区域可得到最佳结果。采用径向网格拉伸与 4 级 AMR 的模拟结果，与原始 EUHFORIA 及采用“标准”分辨率和等距网格的 Icarus 模拟结果相似。采用 5 级 AMR 的模拟结果优于等距网格标准分辨率的模拟。解 AMR 具有灵活性，赋予用户根据模拟目的修改并局部提高网格分辨率的自由。Icarus 中实现的先进技术可进一步用于改进预报流程，因为缩短的模拟时间对于降低基于物理的预报计算成本至关重要。
引用
@article{arxiv.2211.12867,
title = {Improving CME evolution and arrival predictions with AMR and grid stretching in Icarus},
author = {Tinatin Baratashvili and Christine Verbeke and Nicolas Wijsen and Stefaan Poedts},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.12867},
year = {2022}
}