Cosmic ResearchCosmic ResearchКосмические исследования0023-42063034-5502The Russian Academy of Sciences67255310.31857/S0023420623600113CAXOKBArticlesСтатьиUnknownA Prototype of a Background Solar Wind Forecasting Service Based on MHD Modeling and WSA Boundary ConditionsПрототип службы прогноза спокойного солнечного ветра на основе МГД-моделирования и граничных условий модели WSAArutyunyanS.АрутюнянС.dapavlov@etu.ruKodukovA.КодуковА.dapavlov@etu.ruSubbotinM.СубботинМ.dapavlov@etu.ruPavlovD.ПавловД.dapavlov@etu.ruSt. Petersburg State Electrotechnical University “LETI”, 197022, St. Petersburg, RussiaСанкт-Петербургский государственный электротехнический университет “ЛЭТИ”St. Petersburg State University, 199034, St. Petersburg, RussiaСанкт-Петербургский государственный университет0111202361644745327022025Copyright ©; 2023, С. Арутюнян, А. Кодуков, М. Субботин, Д. ПавловCopyright ©; 2023, С. Арутюнян, А. Кодуков, М. Субботин, Д. Павлов2023С. Арутюнян, А. Кодуков, М. Субботин, Д. ПавловС. Арутюнян, А. Кодуков, М. Субботин, Д. Павловhttps://journals.eco-vector.com/0023-4206/article/view/672553

A prototype service for MHD modeling of the calm solar wind and forecasting the speed and density of solar wind particles in interplanetary space, similar to the NOAA and ESA services, has been created. The service consists of an MHD simulator, a module for processing simulation results, and a web interface. The simulator is based on the implementation of the TVDLF method in the PLUTO package. The boundary conditions of the model (density, radial velocity, magnetic field, temperature) at a distance of 0.1 AU from the origin are obtained regularly from the corresponding NOAA service, in which they are calculated according to the WSA model based on the magnetograms of the GONG network. Two modes of boundary conditions are available: constant and daily. The simulations were carried out on a uniform grid in the range of 0.1–1.7 AU by distance (512 elements), –60°...+60° by latitude (60 elements), 0°–360° by longitude (180 elements). The calculated particle velocity and density maps are compared with the NOAA SWPC and NASA CCMC calculations under the same boundary conditions. A retrospective comparison of the resulting forecasts with data from direct measurements (OMNI) was carried out.

Создан прототип службы МГД-моделирования спокойного солнечного ветра и прогнозирования скорости и плотности частиц солнечного ветра в межпланетном пространстве, аналогичной службам NOAA и ESA. Служба состоит из МГД-симулятора, модуля обработки результатов симуляции и веб-интерфейса. Симулятор основан на реализации метода TVDLF в пакете PLUTO. Граничные условия модели (плотность, радиальная скорость, магнитное поле, температура) на расстоянии 0.1 а. е. от начала координат получаются регулярно из соответствующей службы NOAA, в которой они рассчитаны по модели WSA на основании магнитограмм сети GONG. Доступны два режима граничных условий: постоянные и суточные. Симуляции проводились на равномерной сетке в диапазоне 0.1–1.7 а. е. по расстоянию (512 элементов), –60°…+60° по широте (60 элементов), 0°–360° по долготе (180 элементов). Проведено сравнение рассчитанных карт скорости и плотности частиц с расчетами NOAA SWPC и NASA CCMC при одинаковых граничных условиях. Проведено ретроспективное сравнение получаемых прогнозов с данными прямых измерений (OMNI).

Odstrcil D. Modeling 3-D solar wind structure // Advances in Space Research. 2003. V. 32. Iss. 4. P. 497–506. https://doi.org/10.1016/S0273-1177(03)00332-6Pomoell J., Poedts S. EUHFORIA: European heliospheric forecasting information Asse 2.0t // J. Space Weather Space Climate. 2018. V. 8. Art. ID. A35. https://doi.org/10.1051/swsc/2018020Tlatov A.G., Berezin I.A., Strelkov M.A. Simulation of Coronal Mass Ejection Propagation Based on Data from Ground-Based Patrol Observations // Geomagnetism and Aeronomy. 2019. V. 59. Iss. 7. P. 843–845. https://doi.org/10.1134/S0016793219070247Odstrcil D., Mays M.L., Hess Ph. et al. Operational Modeling of Heliospheric Space Weather for the Parker Solar Probe // The Astrophysical J. Supplement Ser. 2020. V. 246. Iss. 2. Art. ID. 73. 19 p. https://doi.org/10.3847/1538-4365/ab77cbTóth G., Odstrčil D. Comparison of Some Flux Corrected Transport and Total Variation Diminishing Numerical Schemes for Hydrodynamic and Magnetohydrodynamic Problems // J. Computational Physics. 1996. V. 128. Iss. 1. P. 82–100. https://doi.org/10.1006/jcph.1996.0197Mignone A., Bodo G., Massaglia S. et al. PLUTO: a numerical code for computational astrophysics // The Astrophysical J. Supplement Series. 2007. V. 170. Iss. 1. Art. ID. 228. https://doi.org/10.1086/513316Arge C.N., Pizzo V.J. Improvement in the prediction of solar wind conditions using near-real time solar magnetic field updates // J. Geophysical Research: Space Physics. 2000. V. 105. Iss. A5. P. 10465–10479. https://doi.org/10.1029/1999JA000262Pitjeva E., Pavlov D., Aksim D., Kan M. Planetary and lunar ephemeris EPM2021 and its significance for Solar system research // Proc. Intern. Astronomical Union. 2019. V. 15. Iss. S364. P. 220–225. https://doi.org/10.1017/S1743921321001447Berezin I., Tlatov A. Coronal Field Geometry and Solar Wind Speed // Universe 2022. V. 8. Iss. 12. Art. ID. 646. https://doi.org/10.3390/universe8120646Aksim D., Pavlov D. Improving the solar wind density model used in processing of spacecraft ranging observations // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2022. V. 514. Iss. 3. P. 3191–3201. https://doi.org/10.1093/mnras/stac1229