[論文レビュー] CMEs during the Two Activity Peaks in Cycle 24 and their Space Weather Consequences

N. Gopalswamy, P. Mäkelä+3 more|arXiv (Cornell University)|Sep 14, 2015

Solar and Space Plasma Dynamics被引用数 15

ひとこと要約

本研究では、太陽周期24の黒spot数の2つのピーク（2012年と2014年）におけるコロナル・マス・エジェクション（CME）および宇宙天気現象を比較している。2014年のピークでは黒spot数がより高かったが、2012年のピークではよりエネルギーの高いCME、より大きな太陽高エネルギー粒子（SEP）イベント、およびより強い磁気ストームが観測された。CMEが宇宙空間型II型電波バーストに関連している場合、2012年の平均速度は1543 km/sであり、2014年の1201 km/sよりも顕著に速く、これは最初のピーク期に強い宇宙天気影響が及んだことを示している。

ABSTRACT

We report on a comparison between space weather events that occurred around the two peaks in the sunspot number (SSN) during solar cycle 24. The two SSN peaks occurred in the years 2012 and 2014. Even though SSN was larger during the second peak, we find that there were more space weather events during the first peak. The space weather events we considered are large solar energetic particle (SEP) events and major geomagnetic storms associated with coronal mass ejections (CMEs). We also considered interplanetary type II radio bursts, which are indicative of energetic CMEs driving shocks. When we compared the CME properties between the two SSN peaks, we find that more energetic CMEs occurred during the 2012 peak. In particular, we find that CMEs accompanying IP type II bursts had an average speed of 1543 km/s during the 2012 peak compared to 1201 km/s during the 2014 peak. This result is consistent with the reduction in the average speed of the general population of CMEs during the second peak. All SEP events were associated with the interplanetary type II bursts, which are better than halo CMEs as indicators of space weather. The comparison between the two peaks also revealed that the discordant behavior between the CME rate and SSN was more pronounced during the second peak. None of the 14 disk-center halo CMEs was associated with a major storm in 2014. The lone major storm in 2014 was due to the intensification of the (southward) magnetic field in the associated magnetic cloud by a shock that caught up and propagated into the magnetic cloud.

研究の動機と目的

• 太陽周期24の2つのピーク間における、特に大規模な太陽高エネルギー粒子（SEP）イベントおよび主要な磁気ストームを含む宇宙天気現象を比較すること。
• 高活動期におけるコロナル・マス・エジェクション（CME）の性質と宇宙天気強度の関係を調査すること。
• 宇宙空間型II型電波バーストおよびハロCMEが主要な宇宙天気現象を予測する能力を評価すること。
• 太陽周期24の第2ピークにおける黒spot数の増加とCMEエネルギーの減少という矛盾を理解すること。

提案手法

• 2012年および2014年の黒spot数ピーク期に検出されたCMEを、太陽および宇宙空間観測データを用いて分析すること。
• 特に宇宙空間型II型電波バーストに関連するCMEの速度を比較し、衝撃駆動CMEを示すものとする。
• CMEの性質と、主要な磁気ストームおよびSEPイベントなどの宇宙天気現象との相関を分析すること。
• 磁気ストームの発生要因としての磁気雲内の南向きBz成分の役割を、地上観測磁場データを用いて評価すること。
• 2つのピーク間におけるCME発生頻度、CME速度、および宇宙天気現象の頻度を統計的に比較すること。
• 円盤中央のハロCMEが主要な宇宙天気現象を予測する能力を、宇宙空間型II型バーストと対比して評価すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 2014年のピークに比べて黒spot数が低いにもかかわらず、なぜ2012年のピークでより顕著な宇宙天気現象が発生したのか。
• RQ2 特に宇宙空間型II型電波バーストに関連するCMEに対して、CME速度と宇宙天気強度の関係は何か。
• RQ3 2014年において、高活動状態であったにもかかわらず、円盤中央のハロCMEと関連する主要な磁気ストームが観測されなかったのはなぜか。
• RQ4 主要な宇宙天気現象の予測において、宇宙空間型II型電波バーストはハロCMEに比べてどれほど効果的か。
• RQ5 太陽周期24の第2ピークにおいて観測されたCME平均速度およびエネルギーの低下は、どのように説明できるか。

主な発見

• 宇宙空間型II型電波バーストに関連するCMEの平均速度は、2012年のピーク期に1543 km/sであり、2014年の1201 km/sよりも顕著に高い。
• 2014年のピークでは黒spot数が高かったが、主要な磁気ストームおよび大規模な太陽高エネルギー粒子（SEP）イベントの発生数は2012年のピーク期に多く観測された。
• すべてのSEPイベントが宇宙空間型II型電波バーストに関連しており、これらのバーストがハロCMEよりも宇宙天気の予測に優れていることを示している。
• 2014年の唯一の主要なストームは、磁気雲内の南向き磁場成分の強化に起因する衝撃圧縮によって引き起こされたものであり、ハロCMEとは無関係であった。
• 黒spot数の増加とCMEエネルギーの減少という矛盾は、第2ピーク期に顕著であり、2014年の円盤中央のハロCMEと関連する主要なストームは観測されなかった。
• 一般のCME群は2014年のピーク期に平均速度が低下しており、これは高活動状態であるにもかかわらずCMEエネルギー全体の減少と整合的である。