行星际太阳风暴的数值模拟研究报告

摘要

太阳风暴经过地球时,地球空间环境会产生整体剧烈的灾害性变化.行星际空间是太阳风暴吹袭地球空间的必经传输通道,是了解日地系统空间天气整体变化过程的重要纽带.如何减轻或避免太阳风暴所造成的损失是人类高科技时代所面临的重大前沿课题.基于物理的以强大计算能力为基础的太阳风暴日冕行星际过程三维数值研究,不仅具有了解太阳风暴在行星际空间传播的动力学过程的科学意义,还具有预测太阳风暴吹到地球的时间、强度和可能引起的地球空间天气效应方面的现实意义.目前基于MHD方程数值研究行星际太阳风暴的工作已经从初期的定性原理性理论研究过渡到定量的具体事件系统性研究和数值预报试预报阶段.现有基于物理的三维数值预报模型主要有:美国空间环境建模中心(CSEM)开发的空间天气模型架构(SWMF)Block Adaptive Tree Solar-wind Roe-type Upwind Scheme,BATS-R-US)、美国集成空间天气建模中心(CISM)开发的日冕和日球层模型(CORHEL)和我国空间天气学国家重点实验室SIGMA研究小组开发的太阳行星际守恒元解元模型(SIP-CESE)三维太阳风模型.该文将概述现有基于物理的主要三维数值预报模型的算法特点及其研究成果,评述行星际太阳风暴的数值模拟研究在今后工作中的努力方向.