[论文解读] Long-term variations in solar meridional circulation from geomagnetic data: implications for solar dynamo theory

Katya Georgieva, B. Kirov|ArXiv.org|Mar 19, 2007

Solar and Space Plasma Dynamics参考文献 61被引用 4

一句话总结

本研究通过地磁aa指数数据推断太阳经向环流的长期变化，利用与太阳风和日冕物质抛射相关的地磁活动两个年度峰值之间的时滞。研究结果支持通量输运发电机理论，并预测太阳黑子周期24的最大值为125，出现在2011年4月。

ABSTRACT

Geomagnetic activity has two main peaks in the 11-year sunspot cycle caused by two types of solar agents: coronal mass ejections and high speed solar wind streams, whose variations in number and intensity are related to the variations in solar toroidal and poloidal fields, respectively. From the long-term variations in the lag between the two aa-index peaks we derive the long-term variations in solar meridional circulation. We use these relations to test the flux-transport solar dynamo theory and to explain some well known characteristics of the solar cycle. Based on these relations, we give a prediction for the amplitude (125) and epoch of the maximum (April 2011) of sunspot cycle 24.

研究动机与目标

• 利用地磁活动数据研究太阳经向环流的长期变化。
• 通过将地磁变化与太阳内部动力学联系起来，检验通量输运太阳发电机理论。
• 通过太阳经向流动的变化解释长期太阳周期特征。
• 基于推导出的环流趋势，预测太阳黑子周期24的幅度与时间。

提出的方法

• 分析aa指数，识别与不同太阳风源相关的地磁活动两个年度峰值。
• 将两个aa指数峰值之间的时滞作为太阳经向环流变化的代理指标。
• 将时滞变化与太阳偶极和轴对称磁场分量的变化相关联。
• 利用推导出的环流趋势检验通量输运发电机模型的预测。
• 应用统计建模方法，从地磁数据推断长期环流行为。
• 基于观测到的环流趋势与历史数据，预测未来太阳周期参数。

实验结果

研究问题

• RQ1 太阳经向环流的长期变化在多大程度上影响地磁活动时滞模式？
• RQ2 观测到的地磁活动峰值在多大程度上反映了太阳偶极与轴对称磁场分量的变化？
• RQ3 地磁活动峰值之间的时滞能否作为太阳经向环流的可靠代理？
• RQ4 推导出的环流趋势与通量输运发电机理论的预测在多大程度上一致？
• RQ5 基于推导出的环流变化，太阳黑子周期24的预测幅度与时间是什么？

主要发现

• aa指数中两个年度峰值之间的时滞在长期内系统性变化，表明太阳经向环流发生变化。
• 时滞变化与太阳偶极和轴对称磁场分量的变化具有强相关性。
• 推导出的经向环流变化支持通量输运发电机模型关于极向流动调制的预测。
• 本研究预测太阳黑子周期24的最大幅度为125，发生于2011年4月。
• 从地磁数据推导出的长期环流趋势与已知的太阳周期特征一致。
• 该方法为从地面地磁观测推断太阳内部动力学提供了一种新的、基于数据的途径。