EUHFORIA 中的环向 Miller-Turner 与 Soloviev CME 模型：I. 实现
太阳与恒星天体物理
2023-10-27 v1 等离子体物理
空间物理
摘要
本文旨在介绍空间天气预报工具 EUHFORIA 中两种新 CME 模型的实现。我们解析地引入这两种环向 CME 模型，以及它们在 EUHFORIA 中的数值实现。一种模型基于修正的 Miller-Turner（mMT）解，另一种源自 Soloviev 平衡——Grad-Shafranov 方程的一个特定解。两种模型中的磁场分布均以解析公式给出，从而实现快速数值计算。在详述两模型差异后，我们展示在 EUHFORIA 中采用真实太阳风背景、利用这些 CME 解在地球处获得的一组热力学与磁场剖面。随后，我们探究其初始参数对 L1 处时间剖面的影响。特别地，我们考察了初始密度、磁场强度、速度与次半径的影响。在 EUHFORIA 中，依据所用 CME 模型的不同，我们获得了不同的热力学与磁场剖面。我们发现改变初始参数会影响时间剖面的幅度与趋势。例如，使用高初始速度会导致快速演化且被压缩的磁结构。由于洛伦兹力对 CME 膨胀的贡献，CME 的速度也与其初始磁场强度相关联。然而，增大初始磁场也会增加计算时间。最后，磁结构的膨胀与完整性可通过 CME 的初始密度来控制。两种环向 CME 模型均已成功在 EUHFORIA 中实现，可用于预测真实 CME 事件影响的地磁效应。此外，当前实现可轻易修改以建模其他环向磁位形。
引用
@article{arxiv.2310.17239,
title = {Toroidal Miller-Turner and Soloviev CME models in EUHFORIA: I. Implementation},
author = {L. Linan and A. Maharana and S. Poedts and B. Schmieder and R. Keppens},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.17239},
year = {2023}
}