Titelaufnahme

Titel
Comparison of MHD simulations of the solar wind with in-situ measured plasma and magnetic field parameters at 1 AU / Corinna Gressl
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Comparison of MHD simulations of the solar wind with in-situ measured plasma and magnetic rield parameters at 1 AU
Verfasser/ VerfasserinGressl, Corinna
Begutachter / BegutachterinVeronig Astrid
Erschienen2012
Umfang75 Bl. : 2 Zsfassungen ; Ill., graph. Darst.
HochschulschriftGraz, Univ., Dipl.-Arb., 2012
Anmerkung
Zsfassungen in dt. und engl. Sprache
Anmerkung
Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
SpracheEnglisch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (GND)Sonnenwind / Simulation / Sonnenwind / Simulation / Online-Publikation
URNurn:nbn:at:at-ubg:1-33679 Persistent Identifier (URN)
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Comparison of MHD simulations of the solar wind with in-situ measured plasma and magnetic field parameters at 1 AU [9.32 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Modelle für Simulationen des Sonnenwindes sind ein wichtiges Werkzeug für die Vorhersage des Weltraumwetters in Erdnähe. Die stärksten geoeffektiven Stürme werden von koronalen Massenauswürfen (CMEs) verursacht. CMEs auf dem Weg zur Erde werden vom umgebenden Sonnenwind beeinflusst. Informationen über den Sonnenwind sind notwendig, um die Ausbreitungsrichtung und Geschwindigkeiten von CMEs vorherzusagen. Die Modelle ENLIL/MAS und ENLIL/WSA simulieren den ruhigen Sonnenwind und verwenden dafür synoptische Magnetogramme der Sonnenphotosphäre als Ausgangsparameter.Um die Sonnenwindmodelle ENLIL/MAS und ENLIL/WSA auf ihre Zuverlässigkeit zu testen, wurden die Parameter Protonen-Dichte, Geschwindigkeit, Temperatur und radiale sowie totale Magnetfeldstärke aus den Modellrechnungen mit in-situ Messungen der Satelliten Wind und ACE verglichen. Für den Vergleich wurde das Jahr 2005 ausgewählt, da für diesen Zeitraum die Sonnenaktivität niedrig war. Für die Auswertung wurden die Ergebnisse für die exakte Position der Satelliten extrahiert. Durch Berechnung von Korrelationskoeffizienten wurde die allgemeine Übereinstimmung der Modellrechnungen mit den gemessenen Parametern quantifiziert. Die Richtigkeit der vorhergesagten Ankunftszeit von Sonnenwind-Strukturen wurde mittels Kreuzkorrelation quantifiziert.Die Ergebnisse zeigten, dass ENLIL/MAS und ENLIL/WSA die Grundstrukturen des Sonnenwindes, sowie wiederkehrende Strukturen wiedergeben, die Vorhersagen der Ankunftszeit jedoch typische Ungenauigkeiten von 1 ? 1.5 Tagen aufweisen. Die besten Simulationsergebnisse wurden für den Parameter Geschwindigkeit erzielt. Die Simulationen von Temperatur und Magnetfeldstärke bei einer Entfernung zur Sonne von 1 AU ergaben durchgehend zu niedrige Werte. Die Sektorstruktur des Magnetfeldes wurde von den Modellen gut wiedergegeben. Außerdem zeigte es sich, dass die Richtigkeit der Vorhersagen der Modelle von der Sonnenaktivität abhängig ist.

Zusammenfassung (Englisch)

Solar wind models are an important tool for space weather forecasting. The most geo-effective storms are caused by coronal mass ejections (CMEs). CMEs on route to the Earth are highly influenced by the ambient solar wind flow, therefore information about the solar wind is needed for predicting the direction and speed of CMEs. The solar wind models ENLIL/MAS and ENLIL/WSA simulate the background solar wind by using synoptic magnetograms of the solar photosphere as input parameter.For testing of the solar wind models ENLIL/MAS and ENLIL/WSA we compared the parameters proton density, solar wind speed, temperature, and radial and total magnetic field strength to in-situ measurements from Wind and ACE at 1 AU. For the comparison we chose the year 2005 as a time period with low solar activity. The simulation results were provided by CCMC/NASA. For the analysis we extracted the data at the exact position of the spacecraft. We calculated correlation coefficients to quantify the agreement between model predictions and measurements. The accuracy of the predicted arrival times of solar wind structures was quantified by carrying out cross-correlations.We found that ENLIL/MAS and ENLIL/WSA are able to simulate general features of the background solar wind and to reproduce recurring structures in the heliosphere. However, the predicted arrival times of high speed solar wind streams have typical uncertainties of the order of 1 ? 1.5 days. The best results were obtained for the parameter solar wind speed. The predicted temperatures and magnetic field strengths at 1 AU were systematically too low. The sector structure of the interplanetary magnetic field was well reproduced by both models. The results showed that the accuracy of the predictions is strongly dependent on solar activity.

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