由光球流驱动的日冕磁场演化的磁流体力学建模
太阳与恒星天体物理
2021-04-16 v1
摘要
众所周知,磁场主导太阳日冕中的动力学过程,而新一代以直接由观测数据驱动的边界条件为特征的日冕磁场演化数值建模正在发展中。本文描述了一种数据驱动的太阳活动区(AR)磁场演化磁流体力学(MHD)模拟新方法,这是数据驱动的全MHD模型首次直接利用来自DAVE4VM的光球速度场。我们通过采用具有足够小动黏度的MHD弛豫方法,基于单张矢量磁图构建了成熟的MHD平衡,并将此MHD平衡作为后续数据驱动演化的初始条件。随后,我们基于DAVE4VM方法从一系列观测磁图推导出光球表面流。这些表面流最终按时间顺序输入至MHD模型的底边界,通过直接在底边界求解磁感应方程,自洽地更新每一时间步的磁场。我们将该数据驱动模型应用于研究AR 12158的磁场演化,所用数据为SDO/HMI矢量磁图。我们的模型主要通过该活动区前导黑子的旋转流再现了场线的准静态应力,使核心场线形成与SDO/AIA图像中看到的 sigmoid 结构一致的相干S形。模拟中获得的总磁能与由原始矢量磁图结合DAVE4VM推导流场直接计算得到的累积磁能密切吻合。此类数据驱动模型将用于研究由缓慢光球运动驱动的日冕场如何达到不稳定状态并引发爆发。
引用
@article{arxiv.2104.07229,
title = {MHD Modeling of Solar Coronal Magnetic Evolution Driven by Photospheric Flow},
author = {Chaowei Jiang and Xinkai Bian and Tingting Sun and Xueshang Feng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.07229},
year = {2021}
}
备注
11 pages, 8 figures, accepted by Frontiers in Physics