影响日冕物质抛射传播轨迹的关键因素研究

Because the Earth directed Coronal Mass Ejections (CMEs) are the major cause for the severe geomagnetic storms, an important topic for space weather forecast is to predict whether a CME can arrive on the Earth. The propagation trajectory followed by a CME is a very important characteristic when it travels in the interplanetary space, because this can be crucial information to predict whether a CME will hit the Earth and result in geo-effective event. In this project, we will investigate the temporal and spatial evolution of the CME in the Sun-to-Earth space based on the real background solar wind of the different solar activity periods using a 3D magnetohydrodynamics (MHD) numerical simulation. We will quantitatively study the propagation trajectory of CME during its outward propagation by defining the suitable key characteristic parameters (such as the space position of the CME center, the relative position of the CME center with the heliospheric current sheet, the propagation direction of the CME center and its deflection angle away from the Sun-Earth line, etc), and study the influence of the CME's initial configuration, source region, and background solar wind structure, etc, on its propagation trajectory. Our aim is focusing on exploring the main factors influencing the trajectory of the CME propagation. This study will provide an important basis for quantitatively predicting whether a CME can arrive on the Earth.

由于对地方向的日冕物质抛射（Coronal Mass Ejections，CMEs）是引起强烈地磁暴的重要因素，因此预测CME能否到达地球就成为空间天气预报的一个重要课题。而究竟一个CME在向外传播过程中最终能否到达地球形成对地影响的事件，它的传播轨迹是一个非常重要的特征。本项目拟在真实的背景太阳风基础上，分不同太阳活动期，从CME的初始结构、源区位置和背景太阳风结构等多方面，采用三维磁流体力学（MHD）模式模拟CME在日地空间的传播演化过程，引入合适的关键特征参量（如CME中心的空间位置、CME中心与日球电流片的相对位置、CME中心的传播方向及其偏离日地连线的角度向等）定量分析其传播轨迹，研究影响CME传播轨迹的因素，探索影响CME传播轨迹的主要原因，为定量预测CME事件能否到达地球提供重要的基础。

由于对地方向的日冕物质抛射（Coronal Mass Ejections，CMEs）是引起强烈地磁暴的重要因素，因此预测CME能否到达地球就成为空间天气预报的一个重要课题。而究竟一个CME在向外传播过程中最终能否到达地球形成对地影响的事件，它的传播轨迹是一个非常重要的特征。本项目选取太阳极小年包含典型CME事件的卡林顿周，采用光球观测反演为输入，利用三维日冕-行星际CESE 模式（SIP-CESE Model）模拟背景太阳风结构。在得到的背景太阳风基础上，利用球形等离子体CME触发模型，模拟典型CME事件在日地空间的三维传播过程，并与太阳/行星际观测结果进行比对。然后数值分析得到的模拟结果，引入关键特征参量（如CME中心的空间位置、CME中心与日球电流片的相对位置、CME中心的传播方向及其偏离日地连线的角度等）定量分析其传播轨迹。调整CME爆发的多种因素，如CME的磁场拓扑结构、扰动的速度、密度、能量和扰动的源区位置等，研究不同因素对CME传播轨迹的影响和决定CME能否到达地球的关键因素，为定量预测CME事件能否到达地球提供重要的基础。