Prediction of geomagnetic storms associated with interplanetary coronal mass ejections

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Geomagnetic storms have a significant impact on the performance of technical systems both in space and on Earth. The sources of strong geomagnetic storms are most often interplanetary coronal mass ejections (ICMEs), generated by coronal mass ejections (CMEs) in the solar corona. The ICME forecast is based on regular optical observations of the Sun, which make it possible to detect CMEs at the formation stage. It is known that the intensity of geomagnetic storms correlates with the magnitude of the southern component of the magnetic field (Bz) of the ICME. However, it is not possible yet to predict the sign and magnitude of Bz from solar observations for the operational forecast of an arbitrary CME. Under these conditions, a preliminary forecast of the magnetic storm probability can be obtained under the assumption that the strength of the storm is related to the magnitude of the magnetic flux from the eruption region, observed as dimming. In this paper we examine the relationship between the integral magnetic flux from the dimming region and the probability that CMEs associated with them will cause geomagnetic storms, using a series of 37 eruptive events in 2010–2012. It is shown that there is a general trend toward an increase in the ICMEs geoefficiency with an increase in the magnitude of the magnetic flux from the dimming region. It has been demonstrated that the frequency of moderate and severe storms observation increases in cases of complex events associated with the interaction of CMEs with other solar wind streams in the heliosphere.

Full Text

Restricted Access

About the authors

D. G. Rodkin

Lebedev Physical Institute, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: rodkindg@gmail.com
Russian Federation, Moscow

V. A. Slemzin

Lebedev Physical Institute, Russian Academy of Sciences

Email: rodkindg@gmail.com
Russian Federation, Moscow

References

  1. I.G. Richardson, and H.V. Cane, J. Geophys. Res. 109, A09104 (2004).
  2. I.G. Richardson, and H.V. Cane, Solar Phys. 264, 189–237 (2010).
  3. Ю.И. Ермолаев, Н.С. Николаева, И.Г. Лодкина, М.Ю. Ермолаев, Космич. исслед. 47, 99–113 (2009).
  4. Ю.И. Ермолаев, И.Г. Лодкина, Н.С. Николаева, М.Ю. Ермолаев, Космич. исслед. 48, 499 (2010).
  5. Y.I. Yermolaev, N.S. Nikolaeva, I.G. Lodkina, M.Y. Yermolaev, J. Geophys. Res. 117, A00L07 (2012).
  6. Y.I. Yermolaev, I.G. Lodkina, N.S. Nikolaeva, M.Y. Yermolaev, J. Geophys. Res.: Space Physics. 118, 4760 (2013).
  7. T.V. Podladchikova, A.A. Petrukovich, Space Weather 10, S07001 (2012).
  8. Y. Tan, Q. Hu, Z. Wang, Q. Zhong, Space Weather 16, 406–416 (2018).
  9. I.S. Zhelavskaya, R. Vasile, Y.Y. Shprits, C. Stolle, J. Matzka, Space weather 17, 1461–1486 (2019).
  10. J. Wang, B. Luo, S. Liu, L. Shi, Front. Astron. Space Sci. 10 (2023).
  11. Y. Shugay, V. Kalegaev, K. Kaportseva, V. Slemzin, D. Rodkin, and V. Eremeev, Universe 8, 565 (2022).
  12. M. Temmer, C. Scolini, I.G. Richardson, S.G. Heinemann, et al., Advances in Space Research. In press (2023).
  13. D. Odstrcil, Adv. Space Res. 32, 497–506 (2003).
  14. S. Poedts, A. Lani, C. Scolini, C. Verbeke, et al., J. Space Weather Space Clim. 10, 57 (2020).
  15. L.F. Burlaga, S.P. Plunkett, O.C. St. Cyr, J. Geophys. Res. 107, 1266 (2002).
  16. L. Burlaga, D. Berdichevsky, N. Gopalswamy, R. Lepping, T. Zurbuchen, J. Geophys. Res. 108, 1425 (2003).
  17. N. Lugaz, M. Temmer, Y. Wang, C. J. Farrugia, Solar Phys. 292, 64 (2017).
  18. D. Rodkin, V. Slemzin, A. N. Zhukov, F. Goryaev, Y. Shugay, I. Veselovsky, Solar Phys. 293, 78 (2018).
  19. В.А. Слемзин, Ф.Ф. Горяев, Д.Г. Родькин, Ю.С. Шугай, С. В. Кузин, Физика плазмы 45, 867–902 (2019).
  20. Д.Г. Родькин, В.А. Слемзин, Ю.С. Шугай, Краткие сообщения по физике 47, 36–43 (2020).
  21. R.A. Harrison, P. Bryans, G.M. Simnett, and M. Lyons, Astron. and Astrophys. 400, 1071–1083 (2003).
  22. K. Dissauer, A.M. Veronig, M. Temmer, and T. Podladchikova, Astrophys. J. 874, 123 (2019).
  23. K. Dissauer. A.M. Veronig. M. Temmer. and T. Podladchikova, K. Vanninathan, Astrophys. J. 863. 169 (2018).
  24. G. Chikunova, K. Dissauer, T. Podladchikova, A.M. Veronig, Astrophys. J. 896. 17 (2020).
  25. I.M. Chertok, V.V. Grechnev, A.V. Belov, A.A. Abunin, Solar Phys. 282, 175–199 (2013).
  26. I.M. Chertok, M.A. Abunina, A.A. Abunin, A.V. Belov, V.V. Grechnev, Solar Phys. 290, 627–633 (2015).
  27. I.M. Chertok, V.V. Grechnev, A.A. Abunin, Solar Phys. 292, 62 (2017).
  28. S. Pal, D. Nandy, E. Kilpua, Astron. and Astrophys. 665, A110 (2022).
  29. K. Dissauer. A. M. Veronig. M. Temmer, T. Podladchikova, K. Vanninathan, Astrophys. J. 855, 137 (2018).
  30. P. J. Cargill, Solar Phys. 221, 135 (2004).
  31. B. Vršnak, T. Žic, D. Vrbanec, M. Temmer, T. Rollett, C. Möstl, A. Veronig, J. Calogovic, M. Dumbovic, S. Lulic, Y.-J. Moon, and A. Shanmugaraju, Solar Phys. 285, 295 (2013).
  32. A. Vourlidas, S. Patsourakos, and N. P. Savani, Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 377, 20180096 (2019).
  33. M. Dumbovic, J. Calogovic, K. Martinic, B. Vrsnak, D. Sudar, M. Temmer, and A. Veronig, Frontiers in Astronomy and Space Sciences. 8, 58 (2021).
  34. T. Zurbuchen, I.G. Richardson, Space Sci. Rev. 123, 31–43 (2006).
  35. J. Čalogović, M. Dumbović, D. Sudar, B. Vršnak, K. Martinić, M. Temmer, and A. Veronig, Solar Phys. 296, 114 (2021).
  36. Д.Г. Родькин, В.А. Слемзин, Ю.С. Шугай, Астрон. журн. 100, 1–8 (2023).
  37. P. Riley, M.L. Mays, J. Andries, T. Amerstorfer, et al., Space Weather 16, 1245–1260 (2018).
  38. N. Lugaz, C.J. Farrugia, R.M. Winslow, N. Al-Haddad, E.K. J Kilpua, P. Riley, J. Geophys. Res.: Space Physics 121, 10861–10879 (2016).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Left: graph of the dependence of the maximum value of the magnetic field modulus in the ICME for 37 events on the total magnetic flux from the dimming region; right: dependence of the minimum value of the z-component of the magnetic field in the ICME for 37 events on the total magnetic flux from the dimming region. Triangles highlight the ICMEs that are part of complexes, stars highlight single events. KK is the correlation coefficient.

Download (44KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Left: graph of the dependence of the minimum value of the Dst index for 37 events on the total magnetic flux from the dimming region; center: dependence of the maximum value of the Ap index on the total magnetic flux from the dimming region; right: dependence of the maximum value of the Kp index on the total magnetic flux from the dimming region. Triangles highlight the ICMEs that are part of complexes, stars highlight single events.

Download (49KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 The Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».