Toroidal modifiziertes Miller-Turner CME-Modell in EUHFORIA: Validierung und Vergleich mit Fluxrope und Spheromak

Steigende Bedenken über die Auswirkungen von durch Weltraumwetter verursachten Störungen erfordern Modellierung und zuverlässige Vorhersage der Auswirkungen koronalem Massenauswurfs (CME). In dieser Studie demonstrieren wir die Anwendung des modifizierten Miller-Turner (mMT) Modells, das in das EUropean Heliospheric FORecasting Information Asset (EUHFORIA) implementiert ist, zur Vorhersage der Geo-Effektivität beobachteter koronalem Massenausbrüche (CME) in der Heliosphäre. Unser Ziel ist es, ein Modell zu entwickeln, das nicht nur eine globale Geometrie hat, um die Gesamtprognose zu verbessern, sondern auch schnell genug für die operative Weltraumwettervorhersage ist. Wir testen die ursprüngliche vollständige Torus-Implementierung und führen eine neue Drei-Viertel-Torus-Version ein, die als Horseshoe CME-Modell bezeichnet wird. Dieses neue Modell hat eine realistischere CME-Geometrie und überwinde die Ungenauigkeiten der vollständigen Torus-Geometrie. Wir beschränken die geometrischen und magnetischen Feldparameter des Torus, indem wir beobachtete Signaturen der CMEs vor, während und nach dem Ausbruch verwenden. Wir führen EUHFORIA-Simulationen für zwei Validierungsfälle durch - das isolierte CME-Ereignis vom 12. Juli 2012 und das CME-CME-Interaktionsevent vom 8.-10. September 2014. Wir haben die Fähigkeit des Modells bewertet, die wichtigste Bᵦ-Komponente unter Verwendung der fortgeschrittenen dynamischen Zeitverzerrung (DTW)-Technik vorherzusagen. Die Vorhersagen des Horseshoe-Modells zur CME-Ankunftszeit und Geo-Effektivität für beide Validierungsevents stimmen gut mit den Beobachtungen überein und werden gegen die Ergebnisse gewichtet, die mit den Spheromak- und FRi3D-Modellen erzielt wurden, die bereits in EUHFORIA verfügbar waren. Die Laufzeit der Horseshoe-Modellsimulationen liegt nahe der des Spheromak-Modells, das für die operative Weltraumwettervorhersage geeignet ist. Die Fähigkeit der Vorhersage des Magnetfelds bei 1 AU des Horseshoe-Modells ist jedoch nahe der des FRi3D-Modells. Darüber hinaus zeigen wir, dass das Horseshoe CME-Modell zur Simulation aufeinanderfolgender CMEs in EUHFORIA verwendet werden kann, was eine Einschränkung des FRi3D-Modells überwindet.