Везде

ОФНГеомагнетизм и аэрономия Geomagnetism and Aeronomy

  • ISSN (Print) 0016-7940
  • ISSN (Online) 3034-5022

Модели краткосрочного прогноза максимального рентгеновского класса солнечных вспышек на основе магнитной энергии активных областей

Вы можете
Код статьи
10.31857/S0016794024050011-1
DOI
10.31857/S0016794024050011
Тип публикации
Статья
Статус публикации
Опубликовано
Авторы
Зимовец И. В.
  • Аффилиация: Институт космических исследований Российской академии наук (ИКИ РАН)
Шарыкин И. Н.
  • Аффилиация: Институт космических исследований Российской академии наук (ИКИ РАН)
Том/ Выпуск
Том 64 / Номер выпуска 5
Страницы
593-607
Аннотация
Выполнена проверка и сделана оценка точности модели краткосрочного (24 ч) прогнозирования максимального рентгеновского класса солнечных вспышек на основе степенной зависимости от энергии потенциального магнитного поля активной области, которая была предложена M. Aschwanden в 2020 г. Для этого проанализирована выборка из 275 вспышек (253 M-класса и 22 X-класса) в изолированных активных областях на Солнце в 2010−2023 гг. Экстраполяция магнитного поля в нелинейном бессиловом и потенциальном приближениях сделана с помощью GX Simulator на основе фотосферных векторных магнитограмм инструмента Helioseismic Magnetic Imager на борту Solar Dynamics Observatory. Установлено, что в 6% случаев модель дает заниженный прогнозируемый максимальный класс вспышки относительно наблюдаемого (максимальное занижение в 4.4 раза). Точность модели (среднее отношения наблюдаемого к прогнозируемому максимальному классу вспышек) 0.31 ± 0.47. Предложены четыре другие статистические модели, две из которых так же, как и обсуждаемая модель, основаны на степенной зависимости максимального класса вспышки от энергии потенциального магнитного поля, а две другие – на степенной зависимости от свободной магнитной энергии. Эти модели дают меньшее количество заниженных прогнозов (или не дают совсем) максимального класса вспышки, но примерно в два-три раза более низкую точность прогноза от 0.11 до 0.17. Дополнительно на основе полученного статистического материала сделаны оценки предельного рентгеновского класса солнечных вспышек. Пять моделей дали разные предельные значения от ~X14 до ~X250. Кратко обсуждается реалистичность этих значений и возможность уточнения моделей на основе расширения выборки событий.
Ключевые слова
Солнце магнитное поле активные области солнечные вспышки прогноз
Дата публикации
15.10.2024
Год выхода
2024
Всего подписок
0
Всего просмотров
44

Библиография

  1. 1. Ишков В.Н. Прогноз солнечных вспышечных явлений: солнечные протонные события // Изв. РАН. Сер. физич. T. 87. № 7. С. 1010–1013. 2023. https://doi.org/10.31857/S0367676523701788
  2. 2. Нечаева А.Б., Зимовец И.В., Зубик В.С., Шарыкин И.Н. Эволюция характеристик вертикального электрического тока и магнитного поля в активных областях Солнца и их связь с мощными вспышками // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 64. № 2. С. 175–198. 2024.
  3. 3. Прист Э.Р. Солнечная магнитогидродинамика. Москва: Мир, 592 с. 1985.
  4. 4. Aschwanden M.J. Global energetics of Solar Flares. XI. Flare magnitude predictions of the GOES class // Astrophys. J. V. 897. № 1. ID 16. 2020. https://doi.org/10.3847/1538-4357/ab9630
  5. 5. Belov A. Properties of solar X-ray flares and proton event forecasting // Adv. Space Res. V. 43. № 4. P. 467−473. 2009. https://doi.org/10.1016/j.asr.2008.08.011
  6. 6. Bobra M.G., Couvidat S. Solar flare prediction using SDO/HMI vector magnetic field data with a machine-learning algorithm // Astrophys. J. V. 798. № 2. ID 135. 2015. https://doi.org/10.1088/0004-637X/798/2/135
  7. 7. Brodrick D., Tingay S., Wieringa M. X-ray magnitude of the 4 November 2003 solar flare inferred from ionospheric attenuation of the galactic radio background // J. Geophys. Res. – Space. V. 110. № 9. ID A09S36. 2005. https://doi.org/10.1029/2004JA010960
  8. 8. Cliver E.W., Schrijver C.J., Shibata K., Usoskin I.G. Extreme solar events // Living Rev. Sol. Phys. V. 19. № 1. ID 2. 2022. https://doi.org/10.1007/s41116-022-00033-8
  9. 9. Emslie A.G., Dennis B.R., Shih A.Y., Chamberlin P.C., Mewaldt R.A., Moore C.S., Share G.H., Vourlidas A., Welsch B.T. Global energetics of thirty-eight large solar eruptive events // Astrophys. J. V. 759. № 1. ID 71. 2012. https://doi.org/10.1088/0004-637X/759/1/71
  10. 10. Fleishman G., Anfinogentov S., Loukitcheva M., Mysh’yakov I., Stupishin A. Casting the coronal magnetic field reconstruction tools in 3D using the MHD Bifrost model // Astrophys. J. V. 839. № 1. ID 30. 2017. https://doi.org/10.3847/1538-4357/aa6840
  11. 11. Georgoulis M.K., Yardley S.L., Guerra J.A. et al. Prediction of solar energetic events impacting space weather conditions // Adv. Space Res. 2024. (in press). https://doi.org/10.1016/j.asr.2024.02.030
  12. 12. Guo Y., Cheng X., Ding M.D. Origin and structures of solar eruptions. II. Magnetic modeling // Sci. China Earth Sci. V. 60. № 8. P. 1408−1439. 2017. https://doi.org/10.1007/s11430-017-9081-x
  13. 13. Guo Y., Ding M.D., Wiegelmann T. 3D magnetic field configuration of the 2006 December 13 flare extrapolated with the optimization method // Astrophys. J. V. 679. № 2. P. 1629−1635. 2008. https://doi.org/10.1086/587684
  14. 14. Inoue S., Hayashi K., Kusano K. Structure and stability of magnetic fields in solar active region 12192 based on nonlinear force-free field modeling // Astrophys. J. V. 818. № 2. ID 168. 2016. https://doi.org/10.3847/0004-637X/818/2/168
  15. 15. Katsova M.M., Obridko V.N., Sokoloff D.D., Livshits I.M. Solar and stellar flares: frequency, active regions and stellar dynamo // Astrophys. J. V. 936. № 1. ID 49. 2022. https://doi.org/10.3847/1538-4357/ac85e3
  16. 16. Mahajan K.K., Lodhi N.K., Upadhayaya A.K. Observations of X-ray and EUV fluxes during X-class solar flares and response of upper ionosphere // J. Geophys. Res. – Space. V. 115. № 12. ID A12330. 2010. https://doi.org/10.1029/2010JA015576
  17. 17. Muller D., Nicula B., Felix S. et al. JHelioviewer. Time-dependent 3D visualization of solar and heliospheric data // Astron. Astrophys. V. 606. ID A10. 2017. https://doi.org/10.1051/0004-6361/201730893
  18. 18. Nita G.M., Fleishman G.D., Kuznetsov A.A., Anfinogentov S.A., Stupishin A.G., Kontar E.P., Schonfeld S.J., Klimchuk J.A., Gary D.E. Data-constrained solar modeling with GX Simulator // Astrophys. J. Suppl. S. V. 267. № 1. ID 6. 2023. https://doi.org/10.3847/1538-4365/acd343
  19. 19. Priest E.R., Forbes T.G. The magnetic nature of solar flares // Astron. Astrophys. Rev. V. 10. № 4. P. 313−377. 2002. https://doi.org/10.1007/s001590100013
  20. 20. Rudenko G.V., Myshyakov I.I. Analysis of reconstruction methods for nonlinear force-free fields // Sol. Phys. V. 257. № 2. P. 287−304. 2009. https://doi.org/10.1007/s11207-009-9389-7
  21. 21. Sakurai T. Probability distribution functions of solar and stellar flares // Physics. V. 5. № 1. P. 11−23. 2023. https://doi.org/10.3390/physics5010002
  22. 22. Scherrer P.H., Schou J., Bush R.I. et al. The Helioseismic and Magnetic Imager (HMI) Investigation for the Solar Dynamics Observatory (SDO) // Sol. Phys. V. 275. № 1−2. P. 207−227. 2012. doi:10.1007/s11207-011-9834-2
  23. 23. Sharykin I.N., Zimovets I.V., Myshyakov I.I., Meshalkina N.S. Flare energy release at the magnetic field polarity inversion line during the M1.2 solar flare of 2015 March 15. I. Onset of plasma heating and electron acceleration // Astrophys. J. V. 864. № 2. ID 156. 2018. https://doi.org/10.3847/1538-4357/aada15
  24. 24. Sharykin I.N., Zimovets I.V., Myshyakov I.I. Flare energy release at the magnetic field polarity inversion line during the M1.2 solar flare of 2015 March 15. II. Investigation of photospheric electric current and magnetic field variations using HMI 135 s vector magnetograms // Astrophys. J. V. 893. № 2. ID 159. 2020. https://doi.org/10.3847/1538-4357/ab84ef
  25. 25. Shibata K., Isobe H., Hillier A. et al. Can superflares occur on our Sun? // Publ. Astron. Soc. Jpn. V. 65. № 3. ID 49. 2013. https://doi.org/10.1093/pasj/65.3.49
  26. 26. Sun X., Bobra M.G., Hoeksema J.T., Liu Y., Li Y., Shen C., Couvidat S., Norton A.A., Fisher G.H. Why is the great solar active region 12192 flare-rich but CME-poor? // Astrophys. J. V. 804. № 2. ID L28. 2015. https://doi.org/10.1088/2041-8205/804/2/L28
  27. 27. Thalmann J.K., Tiwari S.K., Wiegelmann T. Comparison of force-free coronal magnetic field modeling using vector fields from Hinode and Solar Dynamics Observatory // Astrophys. J. V. 769. № 1. ID 59. 2013. https://doi.org/10.1088/0004-637X/769/1/59
  28. 28. Thalmann J.K., Su Y., Temmer M., Veronig A.M. The confined X-class flares of solar active region 2192 // Astrophys. J. Lett. V. 801. № 2. ID L23. 2015. https://doi.org/10.1088/2041-8205/801/2/L23
  29. 29. White S.M., Thomas R.J., Schwartz R.A. Updated expressions for determining temperatures and emission measures from GOES soft X-ray measurements // Sol. Phys. V. 227. № 2. P. 231−248. 2005. https://doi.org/10.1007/s11207-005-2445-z
  30. 30. Wiegelmann T., Sakurai T. Solar force-free magnetic fields // Living Rev. Sol. Phys. V. 9. № 1. ID 5. 2012. https://doi.org/10.12942/lrsp-2012-5
  31. 31. Zimovets I., Sharykin I., Myshyakov I. Quasi-periodic energy release in a three-ribbon solar flare // Sol. Phys. V. 296. № 12. ID 188. 2021. https://doi.org/10.1007/s11207-021-01936-9
QR
Перевести

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Высшая аттестационная комиссия

При Министерстве образования и науки Российской Федерации

Scopus

Научная электронная библиотека