Solnechno-Zemnaya Fizika Solnechno-Zemnaya Fizika Солнечно-земная физика 2712-9640 30166 10.12737/szf-61202004 Результаты исследований Results of current research Результаты исследований Relationship of the ASY-H index with interplanetary medium parameters and auroral activity in magnetic storm main phases during CIR and ICME events Связь индекса ASY-H с параметрами межпланетной среды и авроральной активностью на главных фазах магнитных бурь во время событий CIR и ICME Бороев Роман Николаевич Boroev Roman Nikolaevich boroyev@ikfia.ysn.ru

кандидат физико-математических наук;

candidate of physical and mathematical sciences;

 Васильев Михаил Семенович Vasiliev Mikhail Semenovich m.s.vasiliev@ikfia.ysn.ru Институт космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г. Шафера СО РАН Якутск Россия Yu.G. Shafer Institute of Cosmophysical Research and Aeronomy SB RAS Yakutsk Russian Federation Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова Якутск Россия M.K. Ammosov North-Eastern Federal University Yakutsk Russian Federation Институт космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г. Шафера СО РАН Якутск Россия Yu.G. Shafer Institute of Cosmophysical Research and Aeronomy of SB RAS Yakutsk Russian Federation Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова Якутск Россия M.K. Ammosov North-Eastern Federal University Yakutsk Russian Federation 6 1 43 50 https://zh-szf.ru/en/nauka/article/30166/view

В работе исследована связь ASY-H-индекса, характеризующего интенсивность частичного кольцевого тока, с параметрами межпланетной среды и авроральной активностью на главных фазах магнитных бурь, индуцированных солнечным ветром (СВ) разных типов. За период 1979–2017 гг. было отобрано 107 магнитных бурь, индуцированных такими типами СВ, как CIR (Corotating Interaction Region) и ICME (Interplanetary Coronal Mass Ejection). Рассматривались магнитные бури с минимальным значением Dst-индекса Dstmin≤–50 нТл. Показано, что на главных фазах магнитных бурь, индуцированных CIR и ICME, средние значения индекса ASY-H (ASYaver) увеличиваются с ростом электрического поля СВ и южной Bz-компоненты ММП. Связь между ASYaver и скоростью СВ не обнаружена. Тип СВ не влияет на вариации ASYaver. Установлено, что и для CIR, и для ICME средние значения индексов AE (АЕaver) и Kр (Kр aver) коррелируют с ASYaver. Наибольший коэффициент корреляции между АЕaver и ASYaver (r=0.74) наблюдается для магнитных бурь, индуцированных CIR. Более тесная связь между Kр aver и ASYaver (r=0.64) наблюдается для магнитных бурь, индуцированных ICME. Вариации ASYaver коррелируют с Dstmin. Cвязь между ASYaver и скоростью развития главной фазы магнитной бури слабая.

In this study, we examine the relationship of the ASY-H index characterizing the partial ring current intensity with interplanetary medium parameters and auroral activity during the main phase of magnetic storms, induced by the solar wind (SW) of different types. Over the period 1979–2017, 107 magnetic storms driven by CIR and ICME (MC + Ejecta) events have been selected. We consider magnetic storms with Dstmin≤ – 50 nT. The average ASY-H index (ASYaver) during the magnetic storm main phase is shown to increase with increasing SW electric field and southward IMF Bz regardless of SW type. There is no relationship between ASYaver and SW velocity. For the CIR and ICME events, the average AE (AEaver) and Kp (Kp aver) indices have been found to correlate with ASYaver. The highest correlation coefficient between AEaver and ASYaver (r = 0.74) is observed for the magnetic storms generated by CIR events. A closer relationship between Kp aver and ASYaver (r = 0.64) is observed for the magnetic storms induced by ICME events. The ASYaver variations correlate with Dstmin. The relationship between ASYaver and the rate of storm development is weak.

 магнитная буря ASY-H-индекс Dst-индекс солнечный ветер электрическое поле magnetic storm ASY-H index Dst index solar wind electric field

Акасофу С.Е., Чепмен С. Солнечно-земная физика. М.: Мир, 1974. 384 с. Akasofu S.-I., Chapman S. Solnechno-zemnaya fizika [Solar-Terrestrial Physics]. Moscow, Mir Publ., 1974, 384 p. (In Russian). (English edition: Akasofu S.-I., Chapman S. Solar-Terrestrial Physics. Oxford, Clarendon Press, 1972, 901 p.). Бархатов Н.А., Левитин А.Е., Церковнюк О.М. Анализ связи индексов, характеризующих симметричный SYM и асимметричный ASY кольцевой ток, с индексами активности авроральных электроструй AE (AU, AL) // Геомагнетизм и аэрономия. 2008. Т. 48, № 4. С. 520-525. Barkhatov N.A., Levitin A.E, Tserkovnyuk O.M. Relation of the indices characterizing the symmetric (SYM) and asymmetric (ASY) ring currents to the AE (AU, AL) indices of auroral electrojet activity. Geomagnetizm i aeronomiya [Geomagnetism and Aeronomy]. 2008, vol. 48, no. 4, pp. 520-525. (In Russian). Бархатова О.М. Нелинейная связь авроральных (AU, AL) и среднеширотных (SYM-H, ASY-H) индексов геомагнитной активности на главной фазе геомагнитной бури // Солнечно-земная физика. 2013. Вып. 23. С. 100-108. Barkhatova O.M. Nonlinear connection between the auroral (AU, AL) and mid-latitude (SYM-H, ASY-H) geomagnetic activity indices at the main phase of geomagnetic storm. Solnechno-zemnaja fizika [Solar-Terrestrial Physics]. 2013, vol. 23, pp. 100-108. (In Russian). Бахмина К.Ю., Калегаев В.В. Моделирование эффекта частичного кольцевого тока в возмущенной магнитосфере // Геомагнетизм и аэрономия. 2008. Т. 48, № 6. С. 770-779. Bakhmina K.Yu., Kalegaev V.V. Modeling the partial ring current effect in a disturbed magnetosphere. Geomagnetizm i aeronomiya [Geomagnetism and Aeronomy]. 2008, vol. 48, no. 6, pp. 770-779. (In Russian). Дремухина Л.А., Лодкина И.Г., Ермолаев Ю.И. Статистическое исследование воздействия солнечного ветра разных типов на генерацию магнитных бурь в период 1995-2016 гг. // Геомагнетизм и аэрономия. 2018. Т .58, № 6. C. 760-768. DOI: 10.1134/S0016794018060032. Borovsky J.E., Denton M.H. Differences between CME driven storms and CIR driven storms. J. Geophys. Res. 2006, vol. 111. DOI: 10.1029/2005JA011447. Ермолаев Ю.И., Николаева Н.С., Лодкина И.Г., Ермолаев М.Ю. Каталог крупномасштабных явлений солнечного ветра для периода 1976-2000 гг. // Космич. исслед. 2009. Т. 47, № 2. С. 99-113. Boroyev R.N., Vasiliev M.S. Substorm activity during the main phase of magnetic storms induced by the CIR and ICME events. Adv. Space Res. 2018, vol. 61, iss. 1, pp. 348-354. DOI: 10.1016/j.asr.2017.10.031. Калегаев В.В., Бахмина К.Ю., Алексеев И.И. и др. Асимметрия кольцевого тока во время магнитной бури // Геомагнетизм и аэрономия. 2008. Т. 48, № 6. С. 780-792. Burton R.K., McPherron R.L., Russell C.T. An empirical relationship between interplanetary conditions and Dst. J. Geophys. Res. 1975, vol. 80, iss. 31, pp. 4204-4214. DOI: 10.1029/JA080i031p04204. Ляцкий В.Б., Мальцев Ю.П. Магнитосферно-ионосферное взаимодействие. М.: Наука, 1983. 192 с. Davis T.N., Sugiura M. Auroral electrojet activity index AE and its universal time variations. J. Geophys. Res. 1966, vol. 71, iss. 3, pp. 785-801. DOI: 10.1029/JZ071i003p00785. Николаева Н.С., Ермолаев Ю.И., Лодкина И.Г. Зависимость геомагнитной активности во время магнитных бурь от параметров солнечного ветра для разных типов течений // Геомагнетизм и аэрономия. 2011. Т. 51, № 1. С. 51-67. Despirak I.V., Lubchich A.A., Yahnin A.G., Kozelov B.V., Biernat H.K. Development of substorm bulges during different solar wind structures. Ann. Geophys. 2009, vol. 27, pp. 1951-1960. DOI: 10.5194/angeo-27-1951-2009. Нишида А. Геомагнитный диагноз магнитосферы. М.: Мир, 1980. 299 с. Dremukhina L.A., Lodkina I.G., Yermolaev Y.I. Statistical study of the effect of different solar wind types on magnetic storm generation during 1995-2016. Geomagnetizm i aeronomiya [Geomagnetism and Aeronomy]. 2018, vol. 58, no.6, pp. 760-768. (In Russian). DOI: 10.1134/S0016794018060032. Borovsky J.E., Denton M.H. Differences between CME driven storms and CIR driven storms // J. Geophys. Res. 2006. V. 111. DOI: 10.1029/2005JA011447. Feldstein Y.I., Levitin A.E., Kozyra J.U., Tsurutani B.T., Prigancova A., Alperovich L., et al. Self-consistent modeling of the large-scale distortions in the geomagnetic field during the 24-27 September 1998 major magnetic storm. J. Geophys. Res. 2005, vol. 110. DOI: 10.1029/2004JA010584. Boroyev R.N., Vasiliev M.S. Substorm activity during the main phase of magnetic storms induced by the CIR and ICME events // Adv. Space Res. 2018. V. 61, iss. 1. P. 348-354. DOI: 10.1016/j.asr.2017.10.031. Fok M.-C., Wolf R.A., Spiro R.W., Moore T.E. Comprehensive computational model of the Earth’s ring current. J. Geophys. Res. 2001, vol. 106, iss. A5, pp. 8417-8424. DOI: 10.1029/2000JA000235. Burton R.K., McPherron R.L., Russell C.T. An empirical relationship between interplanetary conditions and Dst // J. Geophys. Res. 1975. V. 80, iss. 31. P. 4204-4214. DOI: 10.1029/ JA080i031p04204. Gonzalez W.D., Joselyn J.A., Kamide Y., Kroehl H.W., Rostoker G., Tsurutani B.T., Vasyliunas V.M. What is a geomagnetic storm? J. Geophys. Res. 1994, vol. 99, pp. 5771-5792. DOI: 10.1029/93JA02867. Davis T.N., Sugiura M. Auroral electrojet activity index AE and its universal time variations // J. Geophys. Res. 1966. V. 71, iss. 3. P. 785-801. DOI: 10.1029/JZ071i003p00785. Grafe A., Bespalov P.A., Trakhtengerts V.Y., Demek-hov A.G. Afternoon mid-latitude current system and low-latitude geomagnetic field asymmetry during geomagnetic storms. Ann. Geophys. 1997, vol. 15, iss. 12, pp. 1537-1547. DOI: 10.1007/s00585-997-1537-5. Despirak I.V., Lubchich A.A., Yahnin A.G., et al. Development of substorm bulges during different solar wind structures // Ann. Geophys. 2009. V. 27. P. 1951-1960. DOI: 10.5194/angeo-27-1951-2009. Iyemori T., Rao D.R.K. Decay of the Dst field of geomagnetic disturbance after substorm onset and its implication to storm-substorm relation. Ann. Geophys. 1996, vol. 14, iss. 6, pp. 618-622. DOI: 10.1007/s00585-996-0608-3. Feldstein Y.I., Levitin A.E., Kozyra J.U., et al. Self-consistent modeling of the large-scale distortions in the geomagnetic field during the 24-27 September 1998 major magnetic storm // J. Geophys. Res. 2005. V. 110. DOI: 10.1029/2004JA010584. Kane R.P. How good is the relationship of solar and interplanetary plasma parameters with geomagnetic storms? J. Geophys. Res. 2005, vol. 110, A022B. DOI: 10.1029/2004 JA010799. Fok M.-C., Wolf R.A., Spiro R.W., Moore T.E. Comprehensive computational model of the Earth’s ring current // J. Geophys. Res. 2001. V. 106, iss. A5. P. 8417-8424. DOI: 10.1029/ 2000JA000235. Kalegaev V.V., Bakhmina K.Yu., Alexeev I.I., Belenkaya E.S., Feldstein Ya I., Ganushkina N.V. Ring current asymmetry during a magnetic storm. Geomagnetism and Aeronomy. 2008, vol. 48, no. 6, pp. 747-758. DOI: 10.1134/ S0016793208060078. Gonzalez W.D., Joselyn J.A., Kamide Y., et al. What is a geomagnetic storm? // J. Geophys. Res. 1994. V. 99. P. 5771-5792. DOI: 10.1029/93JA02867. Kozyra J.U., Liemohn M.W. Ring current energy input and decay. Space Sci. Rev. 2003, vol. 109, pp. 105-131. Grafe A., Bespalov P.A., Trakhtengerts V.Y., Demek-hov A.G. Afternoon mid-latitude current system and low-latitude geomagnetic field asymmetry during geomagnetic storms // Ann. Geophys. 1997. V. 15, iss. 12. P. 1537-1547. DOI: 10.1007/s00585-997-1537-5. Liemohn M.W., Kozyra J.U., Thomsen M.F., Roeder J.L., Lu G., Borovsky J.E., Cayton T.E. Dominant role of the asymmetric ring current in producing the stormtime Dst. J. Geophys. Res. 2001, vol. 106, pp. 10883-10904. DOI: 10.1029/ 2000JA000326. Iyemori T., Rao D.R.K. Decay of the Dst field of geomagnetic disturbance after substorm onset and its implication to storm-substorm relation // Ann. Geophys. 1996. V. 14, iss. 6. P. 618-622. DOI: 10.1007/s00585-996-0608-3. Love J.J., Gannon J.L. Revised Dst and the epicycles of magnetic disturbance: 1958-2007. Ann. Geophys. 2009, vol. 27, iss. 8, pp. 3101-3131. DOI: 10.5194/angeo-27-3101-2009. Kane R.P. How good is the relationship of solar and interplanetary plasma parameters with geomagnetic storms? // J. Geophys. Res. 2005. V. 110, А022В. DOI: 10.1029/2004 JA010799. Lyatsky V.B., Maltsev Yu.P. Magnitosferno-ionosfernoye vzaimodeistvie [Magnetosphere-Ionosphere Coupling]. Moscow, Nauka Publ., 1983, 192 p. (In Russian). Kozyra J.U., Liemohn M.W. Ring current energy input and decay // Space Sci. Rev. 2003. V. 109. P. 105-131. Nikolaeva N.S., Yermolaev Y.I., Lodkina I.G. Dependence of geomagnetic activity during magnetic storms on the solar wind parameters for different types of streams. Geomagnetizm i aeronomiya [Geomagnetism and Aeronomy]. 2011, vol. 51, no.1, pp. 51-67. (In Russian). Liemohn M.W., Kozyra J.U., Thomsen M.F., et al. Dominant role of the asymmetric ring current in producing the stormtime Dst // J. Geophys. Res. 2001. V. 106. P. 10883-10904. DOI: 10.1029/2000JA000326. Nishida A. Geomagnitnyi diagnoz magnitosfery [Geomagnetic Diagnosis of the Magnetosphere]. Moscow, Mir Publ., 1980, 299 p. (In Russian). (English edition: Nishida A. Geomagnetic Diagnosis of the Magnetosphere. New York, Heidelberg, Berlin, Springer-Verlag, 1978, 256 p.). Love J.J., Gannon J.L. Revised Dst and the epicycles of magnetic disturbance: 1958-2007 // Ann. Geophys. 2009. V. 27, iss. 8. P. 3101-3131. DOI: 10.5194/angeo-27-3101-2009. Plotnikov I.Ya., Barkova E.S. Advances in space research nonlinear dependence of Dst and AE indices on the electric field of magnetic clouds. Adv. Space Res. 2007, vol. 40, pp. 1858-1862. DOI: 10.1016/j.asr.2007.09.025. Plotnikov I.Ya., Barkova E.S. Advances in space research nonlinear dependence of Dst and AE indices on the electric field of magnetic clouds // Adv. Space Res. 2007. V. 40. P. 1858-1862. DOI: 10.1016/j.asr.2007.09.025. Sharma A.S., Baker D.N., Grande M., Kamide Y., Lakhina G.S., McPherron R.M., Reeves G.D., Rostoker G., Vondrak R., Zelenyiio L. Storm-substorm relationship: Current understanding and outlook. Disturbances in Geospace: The Storm-Substorm Relationship. 2003, 268 p. (Geophys. Monogr. Ser., vol. 142). DOI: 10.1029/142GM01. Sharma A.S., Baker D.N., Grande M., et al. Storm-substorm relationship: Current understanding and outlook // Disturbances in Geospace: The Storm-Substorm Relationship. 2003. 268 p. (Geophys. Monogr. Ser. V. 142). DOI: 10.1029/142GM01. Sugiura M. Hourly values of the equatorial Dst for IGY. Annales of the International Geophysical Year. 1964, vol. 35, pp. 945-948. Sugiura M. Hourly Values of the Equatorial Dst for IGY // Annales of the International Geophysical Year. 1964. V. 35. P. 945-948. Yermolaev Yu.I., Nikolaeva N.S., Lodkina I.G., Yermolaev M.Yu. Catalog of large-scale solar wind phenomena during 1976-2000. Kosmicheskiye issledovaniya [Cosmic Research]. 2009, vol. 47, no. 2, pp. 99-113. (In Russian). Yermolaev Yu.I., Nikolaeva N.S., Lodkina I.G., Yermolaev M.Yu. Specific interplanetary conditions for CIR-, Sheath-, and ICME-induced geomagnetic storms obtained by double superposed epoch analysis // Ann. Geophys. 2010. V. 28. P. 2177-2186. DOI: 10.5194/angeo-28-2177-2010. Yermolaev Y.I., Nikolaeva N.S., Lodkina I.G., Yermolaev M.Yu. Specific interplanetary conditions for CIR-, Sheath-, and ICME-induced geomagnetic storms obtained by double superposed epoch analysis. Ann. Geophysicae. 2010, vol. 28, pp. 2177-2186. DOI: 10.5194/angeo-28-2177-2010. Yermolaev Y.I., Nikolaeva N.S., Lodkina I.G., Yermolaev M.Y. Geoeffectiveness and efficiency of CIR, sheath, and ICME in generation of magnetic storms // J. Geophys. Res. 2012. V. 117, A00L07. DOI: 10.1029/2011JA017139. Yermolaev Y.I., Nikolaeva N.S., Lodkina I.G., Yermolaev M.Y. Geoeffectiveness and efficiency of CIR, sheath, and ICME in generation of magnetic storms. J. Geophys. Res. 2012, vol. 117, A00L07. DOI: 10.1029/2011JA017139. URL: http://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp (дата обращения 30 сентября 2019 г.). URL: http://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp (accessed 30 September 2019). URL: http://swdcwww.kugi.kyoto-u.ac.jp/index.html (дата обращения 30 сентября 2019 г.). URL: http://swdcwww.kugi.kyoto-u.ac.jp/index.html (accessed 30 September 2019). URL: ftp.iki.rssi.ru/pub/omni/catalog (дата обращения 30 сентября 2019 г.). URL: ftp.iki.rssi.ru/pub/omni/catalog (accessed 30 September 2019). URL: http://www.omniweb.com (дата обращения 30 сентября 2019 г.). URL: http://www.omniweb.com (accessed 30 September 2019).