CAREER: Novel Data-Based Magnetohydrodynamic Simulations of Solar Eruptions

职业:基于数据的新型太阳喷发磁流体动力学模拟

基本信息

  • 批准号:
    2145253
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 84.28万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-02-01 至 2027-01-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Solar eruptions, including solar flares and coronal mass ejections (CMEs), can lead to streams of relativistic particles and enhancements in magnetic field strengths. They are a major source of space weather experienced on Earth, which can disrupt satellite operations, communications systems, and lead to power grid outages. This project uses observational data sets along with magnetohydrodynamic (MHD) simulations to understand the processes that trigger and drive solar eruptions. The broader impacts of the project include expanding the New Jersey Institute of Technology (NJIT) Center for Solar Terrestrial Research to support modeling efforts from a new faculty hire, a female senior research professor, and growing the group with students and post-docs from under-represented groups. The Principal Investigator (PI) will develop and teach a new data-based graduate level numerical simulation course and a summer school for modeling astrophysical fluids.The project conducts data-based MHD simulations using parameters for the coronal magnetic field derived from advanced extrapolation methods or data-driven MHD simulations as initial conditions. The observed photospheric flow field, derived by the differential affine velocity estimator for vector magnetograms (DAVE4VM) method with high-resolution photospheric magnetogram data obtained from the Goode Solar Telescope (GST), will be adopted as driving boundary conditions. The novelty of the research is that it investigates the CME initiation process from the new perspective of the nonlinear evolution of the magnetic flux rope being accelerated by a torus instability, starting from the initiation process of solar flares. The research aims to clarify the following scientific questions: (1) how does the magnetic field, as driven by the photospheric motions, become unstable and run into eruption? (2) How does the magnetic flux rope form and evolve toward torus instability? (3) Eventually, how does it grow into a CME after being accelerated by the torus instability?This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
太阳爆发,包括太阳耀斑和日冕物质抛射(CME),可以导致相对论粒子流和磁场强度的增强。它们是地球上经历的空间天气的主要来源,可能会破坏卫星运行,通信系统,并导致电网中断。该项目使用观测数据集沿着磁流体动力学(MHD)模拟来了解触发和驱动太阳爆发的过程。该项目的更广泛的影响包括扩大新泽西理工学院(NJIT)的日地研究中心,以支持一名新教师的建模工作,一名女性高级研究教授,并与来自代表性不足的群体的学生和博士后一起成长。主要研究者(PI)将开发和教授一个新的基于数据的研究生水平的数值模拟课程和一个模拟天体物理流体的暑期学校。该项目使用从先进的外推方法或数据驱动的MHD模拟获得的日冕磁场参数作为初始条件进行基于数据的MHD模拟。观测到的光球流场,推导出的差分仿射速度估计矢量磁图(DAVE4VM)方法与高分辨率光球磁图数据从古德太阳望远镜(GST),将被采用作为驱动边界条件。这项研究的新奇在于,它从一个新的角度研究了日冕物质抛射的起始过程,即从太阳耀斑的起始过程开始,通过环面不稳定性加速磁通绳的非线性演化。本研究旨在澄清以下科学问题:(1)磁场在光球运动的驱动下如何变得不稳定并引发爆发?(2)磁通绳是如何形成并向环面不稳定性演化的?(3)最终,它是如何在被环形不稳定性加速后成长为CME的?该奖项反映了NSF的法定使命,并被认为是值得通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估的支持。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
A Data-constrained Magnetohydrodynamic Simulation of the X1.0 Solar Flare of 2021 October 28
  • DOI:
    10.3847/1538-4357/ac9df4
  • 发表时间:
    2022-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    D. Yamasaki;S. Inoue;Y. Bamba;Jeongwoo Lee;Haimin Wang
  • 通讯作者:
    D. Yamasaki;S. Inoue;Y. Bamba;Jeongwoo Lee;Haimin Wang
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  • 发表时间:
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  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Kanichiro Matsumura;Satoshi Inoue;松村 寛一郎;Kanichiro MATSUMURA
  • 通讯作者:
    Kanichiro MATSUMURA
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    Masatoshi Kitamura
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    10.1016/s0960-894x(96)00250-8
  • 发表时间:
    1996
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    T. Hirata;J. Nomiyama;Nobuya Sakae;Kouji Nishimura;M. Yokomoto;Satoshi Inoue;K. Tamura;M. Okuhira;H. Amano;Y. Nagao
  • 通讯作者:
    Y. Nagao
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Taizo Yamada;Satoshi Inoue;方言文法研究会(編)(編者代表:酒井雅史)
  • 通讯作者:
    方言文法研究会(編)(編者代表:酒井雅史)

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    2006
  • 资助金额:
    $ 84.28万
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知道了