Validation of Inner Magnetosphere Particle Transport and Acceleration Model (IMPTAM) With Long‐Term GOES MAGED Measurements of keV Electron Fluxes at Geostationary Orbit
Validation of Inner Magnetosphere Particle Transport and Acceleration Model (IMPTAM) With Long‐Term GOES MAGED Measurements of keV Electron Fluxes at Geostationary Orbit
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使用对地静止轨道 keV 电子通量的长期 GOES MAGED 测量验证内磁层粒子输运和加速模型 (IMPTAM)
DOI：
10.1029/2018sw002028
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发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
3.7
通讯作者：
Rodriguez, J. V.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Ganushkina, N. Yu;Sillanpää, I.;Welling, D.;Haiducek, J.;Liemohn, M.;Dubyagin, S.;Rodriguez, J. V.
keV（千电子伏）电子的表面充电可能对卫星构成严重风险。需要具有正确和经验证的动态行为的物理模型。将真实的在线运行的18.5个月（2013-2015）的输出作为内磁层粒子传输和加速模型（IMPTAM）的临近预报，与GOES 13磁层电子探测器（MAGED）的40，75和150 keV能量数据进行比较。观测到的和模拟的电子通量由磁当地时间（MLT）和IMPTAM驱动参数组织;观测到的行星际磁场（IMF）BZ，BY和|B|太阳风风速VSW、动压PSW和KpandSYM-H指数。模拟通量的峰值向午夜移动，但在06 MLT左右观测通量和模拟通量之间的比值接近1。所有的统计模式都表现出非常相似的特征，在18-24 MLT时的最大差异约为1个数量级。基于二进制事件分析，20-78%的阈值交叉被再现，但Heidke技能分数很低。模拟的通量在中值对称精度方面偏离了2倍。误差的方向随能量而变化：40 keV的预测过度50%，75 keV的预测过度2，150 keV的预测不足18%。所揭示的差异是由于离子的边界条件，但用于电子，亚暴效应的情况下，电场和磁场的表示，这可能会导致没有足够的绝热加速，和简单的电子寿命模型。
Surface charging by keV (kiloelectron Volt) electrons can pose a serious risk for satellites. There is a need for physical models with the correct and validated dynamical behavior. The 18.5‐month (2013–2015) output from the continuous operation online in real time as a nowcast of the Inner Magnetosphere Particle Transport and Acceleration Model (IMPTAM) is compared to the GOES 13 MAGnetospheric Electron Detector (MAGED) data for 40, 75, and 150 keV energies. The observed and modeled electron fluxes were organized by Magnetic Local Time (MLT) and IMPTAM driving parameters; the observed Interplanetary Magnetic Field (IMF)BZ,BY, and |B|; the solar wind speedVSW; the dynamic pressurePSW; andKpandSYM‐Hindices. The peaks for modeled fluxes are shifted toward midnight, but the ratio between the observed and modeled fluxes at around 06 MLT is close to 1. All the statistical patterns exhibit very similar features with the largest differences of about 1 order of magnitude at 18–24 MLT. Based on binary event analysis, 20–78% of threshold crossings are reproduced, but Heidke skill scores are low. The modeled fluxes are off by a factor of 2 in terms of the median symmetric accuracy. The direction of the error varies with energy: overprediction by 50% for 40 keV, overprediction by 2 for 75 keV, and underprediction by 18% for 150 keV. The revealed discrepancies are due to the boundary conditions developed for ions but used for electrons, absence of substorm effects, representations of electric and magnetic fields which can result in not enough adiabatic acceleration, and simple models for electron lifetimes.
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