首页 | 本学科首页   官方微博 | 高级检索  
相似文献
 共查询到16条相似文献,搜索用时 187 毫秒
1.
时变行星际太阳风模拟及其结果评估   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
背景太阳风对于地球附近的空间环境有着重要的影响,三维磁流体力学太阳风模型是背景太阳风研究和预报的重要工具.通过太阳光球磁场数据驱动的边界条件,我们发展了一个时变的行星际三维磁流体力学太阳风模型.使用这个模型,我们模拟了2008年全年的行星际背景太阳风,分析了该年太阳风结构全球特征的演化和行星际局地观测与日冕结构间的联系.实现了一套太阳风连续参数和特征结构模拟质量的定量评估方法.对2008年模拟结果的评估表明,模型较好地重现了背景太阳风的大尺度特征.模拟与观测速度间的相关性系数达到了0.6以上,行星际磁场强度与观测吻合得较好,捕获了全部的行星际磁场极性反转和82.76%的流相互作用区,行星际磁场极性反转的误报率仅为6.67%,流相互作用区的误报率仅为11.11%,两种结构的到达时间误差在1天左右.同时,通过综合分析评估结果,我们明确了高速流结构、内边界磁场分布等模型在进一步改进中需要重点注意的问题.  相似文献   

2.
利用一个三维的MHD模式,从数值预报的角度出发,以1997年1月事件的有关太阳观测为依据,构造比较符合物理实际的边值条件,通过三维数值模拟得到了稳定的比较接近真实的太阳风背景场.结果显示此次事件太阳风背景场的磁场关于赤道面不对称,有较明显的倾斜和扭曲,同时磁场较弱;等离子体各参量相对于事件的太阳源为东西和南北不对称结构.本文数值模拟了磁场南北分量Bθ的不同取法对背景场的影响,结果表明在源表面磁场有明显倾斜的情况下,内边界处磁场南北分量不宜假设为零.在此基础上,初步数值研究了行星际扰动在三维背景场中的传播过程,并与WIND卫星的观测进行了对比.  相似文献   

3.
在一维球坐标系下模拟了1998年11月4日至5日3个连续日冕物质抛射(CME)在行星际空间的传播和相互作用并最终形成“复杂抛射”的日地传输过程.首先在磁流体力学(MHD)数值模拟中应用Harten总变差减小(TVD)格式,通过调节计算模型中的引力无量纲参数α、等离子体参数β和气体多方指数γ,构造出数值计算所需的初态背景,使之在拉格朗日点处L1的太阳风速度vr、质子数密度Np及质子热压力与磁压力的比值βp与ACE卫星的观测数据一致.接着仅采用速度脉冲的扰动形式,其输入的幅度和持续时间由Lasco/C2、GOES、LEAR的观测数据并结合Michalek等提出的CME“锥模型”来确定.数值计算结果得到的两个激波到达时间和ACE卫星观测值的时间误差分别是3h和4h.这表明该模型能估算续发CME在行星际空间演化后驱动激波的到达时间和大致强度,在空间天气的激波到达时间的预报方面有潜在的应用价值.  相似文献   

4.
地磁扰动是空间天气中的重要现象,对地基技术系统具有重要的影响.准确预报地磁扰动可以有效避免重大灾害发生.本文基于Weimer电势和磁势模型发展了高纬地区地磁扰动的模拟方法,并与地面台站观测数据进行了比较.地表磁场扰动主要受电离层电流系统的影响,利用Weimer模式计算出电离层等效电流分布后,基于毕奥-萨伐尔定律推导了地磁扰动三分量与电流的关系,最终计算出地磁扰动量.模型的输入参数为太阳风速度、太阳风密度、行星际磁场和磁偶极倾角.模型计算结果与不同纬度和经度的地磁台站观测结果对比表明本文的计算方法能有效地模拟地磁暴期间地磁扰动特征.本文结果对今后发展高纬地区地磁场预报模型奠定了重要基础.  相似文献   

5.
本文在简述当前在太阳坐标系中分析太阳风观测,研究太阳风三维结构的现状和问题的基础上,提出了太阳风参量太阳磁纬变化的概念,即在新的太阳磁坐标系中组织太阳风观测资料,分析太阳风参量相对于行星际电流片(而不是相对于太阳赤道)的空间分布。我们已做的1974年飞船观测资料分析和1976年行星际闪烁观测资料分析表明:存在着一个一致的合理的太阳风流速太阳磁纬变化规律。由此本文进一步提出了一个太阳风参量随太阳磁纬变化的背景太阳风模式。这模式不同于以前的各种无结构背景风模式(低速、平均、高速等)。文章最后讨论了这一背景结构的可能成因。  相似文献   

6.
本文利用低纬地磁台站的Pi1、Pi2地磁脉动(Pi1-2)资料和地球同步轨道的Pc5地磁脉动资料,对2004年1月到2006年12月38个磁暴事件的地磁脉动参数进行了统计分析.在此基础上,考虑相对论电子的局部加速机制,并加入损失机制,建立了一个初步的磁暴期间地球同步轨道相对论电子通量对数值的预报模型.利用该模型,我们对上述38个磁暴事件进行预报试验,最优化结果是:相对论电子通量对数值的预测值和观测值之间的线性相关系数为0.82,预报效率为0.67.这说明该模式具有较好的预报效果,也表明利用地磁脉动参数进行相对论电子通量预报是可行的.  相似文献   

7.
太阳高能粒子(SEP)事件是一类重要的空间天气灾害性事件,如能准确预报SEP事件,人们便可以采取必要的防护措施,保障卫星、星载设备以及航天员的安全,尽可能地降低经济损失.因此,其数值预报研究在空间天气预报研究中占有很重要的地位.SEP事件中的高能粒子在不同的时间尺度内被耀斑过程或者CME驱动的激波加速,并且在被扰动后的行星际太阳风中传输,这些过程都紧紧依赖于太阳风背景场.因此获取更加接近物理真实的太阳风背景场是模拟SEP事件的重要部分,也是提高SEP物理模式的关键因素之一.我们目前的工作基于张明等发展的SEP在行星际空间传播的模型,尝试将Parker太阳风速度解及WIND飞船观测的磁场实时数据融入模型中,研究不同的太阳风速度以及真实磁场分布对SEP在行星际空间中传播的影响.通过求解聚焦传输方程,我们的模拟结果表明:(1)快太阳风条件下,绝热冷却效应项发挥了更大的作用,使粒子能量衰减的更快,而慢太阳风对粒子的通量变化没有显著影响;(2)加入观测的磁场数据时,粒子的全向通量剖面发生了比较明显的变化,具体表现在:通量峰值推迟到达、出现多峰结构、各向异性也发生一些改变.分析表明真实磁场的极性对粒子在行星际空间中传播有着重要的影响.  相似文献   

8.
利用HeliosA,B飞船1974年至1980年的太阳风探测资料,分析了不同速度间隔太阳风质子温度径向变化指数在太阳不同活动期的变化,以及不同太阳活动期间内日球行星际激波强度分布的变化.结果指出,在0.3-1.0AU区间行星际激波可能是太阳风加热的一个重要因素,这一因素在太阳活动高年可能起着主要的作用.激波MHD数值模拟也从量的方面表明激波加热太阳风的有效性.  相似文献   

9.
不考虑磁层顶磁重联的全球三维MHD模型   总被引:2,自引:1,他引:1       下载免费PDF全文
本文介绍了一个新的磁层全球三维MHD模型,该模型可通过把IMF和地球磁场分开处理的方法“关闭”磁层顶的磁重联,从而可直观地显示不同IMF条件下磁层顶的IMF与地磁场的反平行区域,即磁重联最可能发生的地方,结果表示,IMFBx分量对磁层顶磁重联有重要影响。由于可关闭磁重联,该模型还可有效地研究有无磁重联时,太阳风对磁层位形(如晨-昏不对称性)、粒子输运等重要问题的影响,有助于揭示磁层物理现象的基本特性。  相似文献   

10.
利用新近获得的子午面磁盔-电流片背景太阳风稳态解,对激波从盔底沿电流片方向往外传播时与磁盔间的相互作用进行了数值模拟研究,重要新结果是:1.磁盔的存在使受扰介质速度跃变中央出现下凹,随着激波传出磁盔区并沿电流片方向传播,速度下凹逐渐减弱以致消失;2.激波将磁盔拉长并把盔顶的环形(垂直赤道面)磁场带到行星际空间,成为行星际磁场南向分量的来源之一;3.5个太阳半径(R⊙)内的磁盔部分将出现精细结构,沿盔外边界形成两条高速带,以及马蹄形密度(亮)环形结构等.这些结果表明,太阳附近高速等离子体与磁盔间存在重要的动力学相互作用过程,对行星际空间的太阳风三维结构有重要影响.  相似文献   

11.
High-performance computational models are required to make the real-time or faster than real-time numerical prediction of adverse space weather events and their influence on the geospace environment. The main objective in this article is to explore the application of programmable graphic processing units (GPUs) to the numerical space weather modeling for the study of solar wind background that is a crucial part in the numerical space weather modeling. GPU programming is realized for our Solar-Interplanetary-CESE MHD model (SIP-CESE MHD model) by numerically studying the solar corona/interplanetary solar wind. The global solar wind structures are obtained by the established GPU model with the magnetic field synoptic data as input. Meanwhile, the time-dependent solar surface boundary conditions derived from the method of characteristics and the mass flux limit are incorporated to couple the observation and the three-dimensional (3D) MHD model. The simulated evolution of the global structures for two Carrington rotations 2058 and 2062 is compared with solar observations and solar wind measurements from spacecraft near the Earth. The MHD model is also validated by comparison with the standard potential field source surface (PFSS) model. Comparisons show that the MHD results are in good overall agreement with coronal and interplanetary structures, including the size and distribution of coronal holes, the position and shape of the streamer belts, and the transition of the solar wind speeds and magnetic field polarities.  相似文献   

12.
We compare numerical results obtained from a steady-state MHD model of solar wind flow past the terrestrial magnetosphere with documented observations made by the AMPTE/IRM spacecraft on 24 October, 1985, during an inbound crossing of the magnetosheath. Observations indicate that steady conditions prevailed during this about 4 hour-long crossing. The magnetic shear at spacecraft entry into the magnetosphere was 15°. A steady density decrease and a concomitant magnetic field pile-up were observed during the 40 min interval just preceding the magnetopause crossing. In this plasma depletion layer (1) the plasma beta dropped to values below unity; (2) the flow speed tangential to the magnetopause was enhanced; and (3) the local magnetic field and velocity vectors became increasingly more orthogonal to each other as the magnetopause was approached (Phan et al., 1994). We model parameter variations along a spacecraft orbit approximating that of AMPTE/IRM, which was at slightly southern GSE latitudes and about 1.5 h postnoon Local Time. We model the magnetopause as a tangential discontinuity, as suggested by the observations, and take as input solar wind parameters those measured by AMPTE/IRM just prior to its bow shock crossing. We find that computed field and plasma profiles across the magnetosheath and plasma depletion layer match all observations closely. Theoretical predictions on stagnation line flow near this low-shear magnetopause are confirmed by the experimental findings. Our theory does not give, and the data on this pass do not show, any localized density enhancements in the inner magnetosheath region just outside the plasma depletion layer.  相似文献   

13.
王明  吕建永  李刚 《地球物理学报》2014,57(11):3804-3811
利用全球磁流体力学(MHD)的模拟结果,研究了太阳风压力系数与上游太阳风参数和日下点磁层顶张角的相关性.在识别出日下点附近磁层顶位置后,通过拟合得到日下点附近的磁层顶张角.在考虑上游太阳风中的磁压和热压以及磁层顶外侧的太阳风动压的情况下,计算了太阳风压力系数.通过分析行星际磁场不同方向时太阳风动压在日地连线上与磁压和热压的转化关系,详细研究了太阳风参数和日下点磁层顶张角对太阳风压力系数的影响,得到以下相关结论:(1) 在北向行星际磁场较大(Bz≥5 nT)时,磁层顶外侧磁压占主导,南向行星际磁场时磁层顶外侧热压占主导;(2) 太阳风压力系数随着行星际磁场的增大而增大,随着行星际磁场时钟角的增大而减小;并且在行星际磁场大小和其他太阳风条件相同时,北向行星际磁场时的太阳风压力系数要大于南向行星际磁场时的;北向行星际磁场时,太阳风压力系数随着太阳风动压的增大而减小,南向行星际磁场时,太阳风压力系数随着太阳风动压的增大而增大;以上结论是对观测结果的扩展;(3) 最后,我们还发现太阳风压力系数随着日下点磁层顶张角的增大而增大.  相似文献   

14.
This paper reviews quantitative analysis results of the energy transfer and dissipation processes in the GUMICS-4 global MHD simulation. Reconnection power dissipating magnetic energy, dynamo power transferring energy from plasma to the field, and energy flux transport across the magnetopause surface are all examined separately and shown to yield consistent results. This is used to argue that magnetic reconnection is the process controlling the energy transfer, even though it is not localized near the reconnection line. The most important factors controlling the reconnection efficiency are the interplanetary magnetic field (IMF) orientation and the solar wind speed, while the IMF magnitude and solar wind density play a lesser role. During northward IMF, the reconnection efficiency is larger for high speed and low IMF than for low speed and high IMF magnitude, even though the solar wind electric field in both cases is the same. Moreover, increasing pressure by increasing density has a different effect from equal increase of pressure by increasing the solar wind speed. Comparison with statistical observational results shows that the simulation results are in qualitative agreement with the observations, which significantly increases our confidence in interpreting the simulation results.  相似文献   

15.
The basic characteristics of the global distribution for the corona plasma and magnetic field near 2.5 Rs are analyzed with the statistical and numerical methods for 136 Carrington Rotations (CRs) covering four different phases of solar activity. By using the observational data and the velocity distribution model in the corona, the statistical average distribution of the magnetic field, density and the coronal mass outputs are analyzed for the four different phases. Then, a numerical study of the global distribution near 2.5 Rs has been made by solving a self-consistent MHD system. Finally, the solar wind speed at 1 AU is given by mapping the speed at 2.5 Rs to that near 1 AU, and the comparison of the numerical results with the observational measurements and the simulation result of the Wang–Sheeley–Arge (WSA) model are made during more than 5 years. The numerical results indicate that the global distributions on the source surface of 2.5 Rs at different phases of solar activity could be used to predict the change of the solar wind in interplanetary space.  相似文献   

16.
We present a newly developed global magnetohydrodynamic(MHD) model to study the responses of the Earth's magnetosphere to the solar wind. The model is established by using the space-time conservation element and solution element(CESE) method in general curvilinear coordinates on a six-component grid system. As a preliminary study, this paper is to present the model's numerical results of the quasi-steady state and the dynamics of the Earth's magnetosphere under steady solar wind flow with due northward interplanetary magnetic field(IMF). The model results are found to be in good agreement with those published by other numerical magnetospheric models.  相似文献   

设为首页 | 免责声明 | 关于勤云 | 加入收藏

Copyright©北京勤云科技发展有限公司  京ICP备09084417号