基于行星际闪烁观测的磁流体动力学模拟对日冕物质抛射到达时间预报的验证
太阳与恒星天体物理
2021-01-13 v1 空间物理
摘要
日冕物质抛射（CMEs）会引起空间环境的各种扰动，因此预报其到达时间非常重要。然而，行星际空间中有限的CME观测阻碍了预报精度。本研究探讨了基于行星际闪烁（IPS）观测的三维（3D）磁流体动力学（MHD）模拟所预报的CME到达地球时间的准确度。在该系统中，CME被近似为具有不同初始速度的球马克。测试了10次具有不同CME初始速度的MHD模拟，并将每次模拟得到的密度分布与名古屋大学空间-地球环境研究所（ISEE）观测到的IPS数据进行比较。选取与IPS数据最符合的模拟运行的CME到达时间作为预报时间。随后，我们利用12个晕状CME事件验证了该预报的精度。基于IPS的MHD预报的平均绝对到达时间误差约为5.0小时，是已验证预报中最为准确的之一，而未使用IPS数据、初始CME速度由白光日冕仪图像得出的MHD模拟误差约为6.7小时。这表明将IPS数据同化到MHD模拟中可提高CME到达时间预报的精度。平均预报到达时间早于实际到达时间。这些偏早的预报可能是由于球马克所包含磁场的高估和/或背景太阳风拖曳力的低估，后者可能与CME尺度或背景太阳风密度的低估有关。
引用
@article{arxiv.2012.12635,
title = {Validation of Coronal Mass Ejection Arrival-Time Forecasts by Magnetohydrodynamic Simulations based on Interplanetary Scintillation Observations},
author = {Kazumasa Iwai and Daikou Shiota and Munetoshi Tokumaru and Kenichi Fujiki and Mitsue Den and Yûki Kubo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.12635},
year = {2021}
}
备注
17 pages, 4 figures, and 1 table, accepted for publication in Earth, Planets and Space