Моделирование времени прихода корональных выбросов массы на околоземную орбиту по параметрам диммингов

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Проведено моделирование времени прихода корональных выбросов массы (КВМ) на околоземную орбиту по параметрам диммингов из центральной части солнечного диска для событий 2010–2018 гг. Для прогноза межпланетных корональных выбросов масс используется DBM-модель, скорости фонового ветра рассчитаны по модели квазистационарных потоков солнечного ветра, разработанной в НИИЯФ МГУ. Проведено сравнение результатов прогноза межпланетного коронального выброса массы (МКВМ), полученного двумя методами: 1) с использованием начальных скоростей КВМ из базы CACTus по данным коронографа SOHO/LASCO; 2) с использованием начальных скоростей, рассчитанных по максимальному скачку яркости димминга, который можно соотнести с КВМ из базы CACTus по времени. Анализ результатов прогноза показал, что оба метода дают сравнимые ошибки прогноза по времени прибытия МКВМ на околоземную орбиту и его скорости. Для исследования возможности прогноза МКВМ, для которого в коронографе по каким-то причинам может не наблюдаться КВМ, проведено моделирование МКВМ по параметрам диммингов. Результаты показали, что в 43% случаев по параметрам диммингов в центральной области солнечного диска, которые не удалось соотнести с КВМ, можно спрогнозировать время прихода МКВМ с точностью 24 ч.

Full Text

Restricted Access

About the authors

А. А. Вахрушева

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Author for correspondence.
Email: vakhr.anna@gmail.com

Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д.В. Скобельцына; Физический факультет

Russian Federation, Москва

К. Б. Капорцева

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: vakhr.anna@gmail.com

Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д.В. Скобельцына; Физический факультет

Russian Federation, Москва

Ю. С. Шугай

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: vakhr.anna@gmail.com

Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д.В. Скобельцына

Russian Federation, Москва

В. Е. Еремеев

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: vakhr.anna@gmail.com

Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д.В. Скобельцына

Russian Federation, Москва

В. В. Калегаев

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: vakhr.anna@gmail.com

Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д.В. Скобельцына; Физический факультет

Russian Federation, Москва

References

  1. Zhang J., Richardson I.G., Webb D.F. et al. Solar and interplanetrary sources of major geomagnetic storms (Dst ≤ –100 nT) during 1996–2005 // J. Geophysical Research: Space Physics. 2007. V. 112. Iss. A10.
  2. Ермолаев Ю.И., Николаева Н.С., Лодкина И.Г. и др. Относительная частота появления и геоэффективность крупномасштабных типов солнечного ветра // Косм. исслед.2010. Т. 48. № 1. С. 3–32.
  3. Vršnak B., Žic T., Falkenberg T.V. et al. The role of aerodynamic drag in propagation of interplanetary coronal mass ejections // Astronomy & Astrophysics. 2010. V. 512. Iss. A43.
  4. Verbeke C., Mays M.L., Temmer M. et al. Benchmarking CME arrival time and impact: progress on metadata, metrics and events // Space Weather. 2019. V. 17. Iss. 1. P. 6–26. https://doi.org/10.1029/2018SW002046
  5. Taktakishvili A., Kuznetsova M., MacNeice P. et al. Validation of the coronal mass ejection prediction at the Earth orbit estimated by ENLIL heliosphere cone model // Space Weather. 2009. V. 7. Iss. 3.
  6. Pomoell J., Poedts S. EUHFORIA: European heliospheric forecasting information asset. // J. Space Weather Space Clim. 2018. V. 8. Iss. A35. https://doi.org/10.1051/swsc/2018020
  7. Zhao X.P., Plunkett S.P., Liu W. Determination of geometrical and kinematical properties of halo coronal mass ejections using the cone model // J. Geophysical Research: Space Physics. 2002. V. 107. Iss. A8. Art. ID. SSH 13–1-SSH 13–9.
  8. Verbeke C., Pomoell J., Poedts S. The evolution of coronal mass ejections in the inner heliosphere: implementing the spheromak model with EUHFORIA // Astronomy & Astrophysics. 2019. V. 627. Iss. A111. https://doi.org/10.1051/0004-6361/201834702
  9. Paouris E., Mavromichalaki H. Effective acceleration model for the arrival time of interplanetary shocks driven by coronal mass ejections // Solar Physics. 2017. V. 292. Iss. A180. https://doi.org/10.1007/s11207-017-1212-2
  10. Núñez M., Nieves-Chinchilla T., Pulkkinen A. Prediction of shock arrival times from CME and flare data // Space Weather. 2016. V. 14. Iss. 8. P. 544–562. https://doi.org/10.1002/2016SW001361
  11. Vršnak B., Žic T., Vrbanec D. et al. Propagation of interplanetary coronal mass ejections: the drag-based model // Solar Physics. 2013. V. 285. Iss. 1–2. P. 295–315. https://doi.org/10.1007/s11207-012-0035-4
  12. Riley P., Mays M.L., Andries J. et al. Forecasting the arrival time of coronal mass ejections: analysis of the CCMC CME Scoreboard // Space Weather. 2018. V. 16. Iss. 9. P. 1245–1260. https://doi.org/10.1029/2018SW001962
  13. Kaiser M.L., Kucera T.A., Davila J.M. et al. The STEREO mission: an introduction // Space Science Reviews. 2008. V. 136. P. 5–16.
  14. Vourlidas A. Mission to the Sun – Earth L5 Lagrangian point: an optimal platform for space weather research // Space Weather. 2015. V. 13. Iss. 4. P. 197–201. https://doi.org/10.1002/2015SW001173
  15. Paouris E., Vourlidas A., Papaioannou A. et al. Assessing the projection correction of coronal mass ejection speeds on time-of-arrival prediction performance using the effective acceleration model // Space Weather. 2020. V. 19. Iss. 2. Art. ID. e2020SW002617. https://doi.org/10.1029/2020SW002617
  16. Черток И.М., Гречнев В.В. Крупномасштабные «димминги», вызываемые корональными выбросами массы на Солнце, по данным SOHO/EIT в четырех линиях крайнего УФ-диапазона // Астрон. журн. 2003. Т. 80. № 11. C. 1013–1025.
  17. Harra L.K., Sterling A.C. Material outflows from coronal intensity «dimming regions» during coronal mass ejection onset // Astrophys. J. Lett. 2001. V. 561. P. L215–L218.
  18. López F.M., Cremades H., Balmaceda L.A. et al. Estimating the mass of CMEs from the analysis of EUV dimmings // Astronomy & Astrophysics. 2019. V. 627. Iss. A8. https://doi.org/10.1051/0004-6361/201834163
  19. Dissauer K., Veronig A.M., Temmer M. et al. Statistics of coronal dimmings associated with coronal mass ejections. I. Characteristic dimming properties and flare association // Astrophys. J. 2018. V. 863. Iss. 2. P. 169–188. https://doi.org/10.3847/1538-4357/aad3c6
  20. Dissauer K., Veronig A.M., Temmer M. et al. Statistics of coronal dimmings associated with coronal mass ejections. II. Relationship between coronal dimmings and their associated CMEs // Astrophys. J. 2019. V. 874. Iss. 2. P. 123–137. https://doi.org/10.3847/1538-4357/ab0962
  21. Chikunova G., Dissauer K., Podladchikova T. et al. Coronal dimmings associated with coronal mass ejections on the solar limb // Astrophys. J. 2020. V. 896. Iss. 1. P. 17–33. https://doi.org/10.3847/1538-4357/ab9105
  22. Chikunova G., Podladchikova T., Dissauer K. et al. Three-dimensional relation between coronal dimming, filament eruption, and CME // Astronomy & Astrophysics. 2023. V. 678. Iss. A166. https://doi.org/10.1051/0004-6361/202347011
  23. Nitta N.V., Mulligan T., Kilpua E.K.J. et al. Understanding the origins of problem geomagnetic storms associated with “stealth” coronal mass ejections // Space Science Reviews. 2021. V. 217. Iss. A82. https://doi.org/10.1007/s11214-021-00857-0
  24. Lamy P.L., Floyd O., Boclet B. et al. Coronal mass ejections over solar cycles 23 and 24 // Space Science Reviews. 2019. V. 215. Iss. A39. https://doi.org/10.1007/s11214-019-0605-y
  25. Вахрушева А.А., Шугай Ю.С., Капорцева К.Б. и др. Параметры корональных диммингов и их вариации в течение 24-го солнечного цикла // Геомагнетизм и аэрономия. 2024. Т. 64. № 1.
  26. Robbrecht E., Berghmans D. Automated recognition of coronal mass ejections (CMEs) in near-real-time data // Astronomy & Astrophysics. 2004. V. 425. Iss. 3. P. 1097–1106.
  27. Kraaikamp E., Verbeeck C. Solar Demon – an approach to detecting flares, dimmings, and EUV wanes on SDO/AIA images // J. Space Weather Space Clim. 2015. V. 5. Iss. A18. https://doi.org/10.1051/swsc/2015019
  28. Shugay Y., Kalegaev V., Kaportseva K. et al. Modeling of solar wind disturbances associated with coronal mass ejections and verification of the forecast results // Universe. 2022. V. 8. P. 565–585. https://doi.org/10.3390/universe8110565
  29. Vršnak B., Temmer M., Žic T. et al. Heliospheric propagation of coronal mass ejections: comparison of numerical WSA-ENLIL+Cone model and analytical Drag-based model // Astrophys. J. Suppl. Series. 2014. V. 213. Iss. 2. P. 21–29. https://doi.org/10.1088/0067-0049/213/2/21
  30. Dumbović M., Čalogović J., Martinić K. et al. Drag-based model (DBM) tools for forecast of coronal mass ejection arrival time and speed // Frontiers in Astronomy and Space Sciences. 2021. V. 8. Art. ID. A639986. https://doi.org/10.3389/fspas.2021.639986
  31. Шугай Ю.С., Капорцева К.Б. Прогноз квазистационарных и транзиентных потоков солнечного ветра по данным наблюдений солнца в 2010 г. // Геомагнетизм и аэрономия. 2021. Т. 61. № 2. C. 148–159. https://doi.org/10.31857/S0016794021020164
  32. Wold A.M., Mays M.L., Taktakishvili A. et al. Verification of real-time WSA-ENLIL+Cone simulations of CME arrical-time at the CCMC from 2010 to 2016 // J. Space Weather Space Clim. 2018. V. 8. Iss. A17. https://doi.org/10.1051/swsc/2018005

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. The relationship between the CME velocities obtained from different data. The X-axis shows the CME velocities from the coronagraph data; the Y-axis shows the CME velocities calculated using formula (1); the black line is y = x; r is the Pearson coefficient; rs is the Spearman coefficient.

Download (75KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. The modeling scheme using two methods.

Download (99KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Geomagnetic disturbances caused by the predicted events, the Y-axis shows the number of events in each group. Dst is the minimum Dst index recorded in the Earth's orbit using the OMNI database for the period from the start of the ICME body (or shock wave) observation to the end of the ICME observation (or within 20 hours after the start of the observation).

Download (57KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. CME velocities modeled based on dimmings recorded in February 2014, predicting the ICME on 8.II.2014 (01:00). The markers indicate the initial emission velocities (calculated using formula (1)) and the velocities obtained after modeling the arrival of emissions to the Earth using the DBM model, taking into account the changing background wind. The dimming IDs from the Solar Demon database are shown in the frames, and the beginning and end of the ICME are marked with dashed vertical lines. The Y axis shows the velocity in km/s, and the X axis shows days in February 2014.

Download (92KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences