地球磁层的20年全球磁流体力学模拟
摘要：使用Grand Unified Magnetosphere-Ionosphere Coupling Simulation (GUMICS-5)的第5版，我们对20多年的太阳风-磁层-电离层系统进行建模。输入信息是1998年到2020年间Advanced Composition Explorer (ACE)卫星获取的16秒分辨率磁场和1分钟等离子测量数据。模拟的时间间隔分为28小时，包括4小时的重叠。我们在离地球大约15个地球半径的区域内使用最高0.5个地球半径的磁层分辨率，并且在距离更远的地方分辨率逐渐降低。在电离层中，我们在磁纬度正负58度附近极地区域使用最大约100公里的分辨率，并且向赤道方向分辨率逐渐降低。与先前的GUMICS-4版本相比，我们使用了消息传递接口对GUMICS-5的磁层进行了并行化，并进行了数值扩散的多个改进。 我们将模拟结果与几个经验模型和根据地面磁场测量得到的地磁指数进行比较。GUMICS-5能够重现磁层对太阳活动周期的趋势，例如磁顶距和磁层外界磁场强度，但是等离子尾巴压强和环极帽交叉电势的一致性较低。与地磁指数的比较结果显示，Kp指数的效果比AE指数更好。模拟结果可在https://doi.org/10.23729/ca1da110-2d4e-45c4-8876-57210fbb0b0d获取，其中包括完整的电离层文件和经过大小优化的磁层文件。图表所使用的数据可在https://doi.org/10.5281/zenodo.6641258获取。 我们的广泛结果可以作为基于物理和黑盒方法相结合的实时预测近地空间的基础，或者作为输入其他基于物理的内磁层、上层大气等模型的信息。
作者：Ilja Honkonen, Max van de Kamp, Theresa Hoppe, Kirsti Kauristie
论文ID：2112.01864
分类：Space Physics
分类简称：physics.space-ph
提交时间：2022-11-18