日冕物质抛射相互作用过程的数值模拟研究

Coronal mass ejections (CMEs) is one of the large-scale expulsions of plasma in the solar atmosphere. When two or more CMEs interact with each other, their direction of propagation, speed and energy will change. Successive CMEs can merge with each other and form a compound structure, which always result in the quite different geoeffectiveness as compared to isolated CME events. While the MHD numerical simulation research to the interaction process of CMEs is still at its initial stage now. By using the observational data as input, the existed 3D asynchronous and parallel MHD model, and combining the flux rope model with different magnetic structure into the CMEs' initialization, we want to study the CMEs interaction numerically and make parametric analysis to the CMEs collision process. Our purpose is to achieve the main distribution feature and dynamic process during the CMEs propagation and interaction in the whole corona and interplanetary space, including the force analysis, momentum and energy transfer, et al. From this study, we also try to find the influence of these parameters on the CMEs interaction process and discuss the probable magnetic reconnection appeared during the CMEs interaction and its physical mechanism. This kind of study will be important to enhance our understanding to the physical process of the CMEs interaction and its induced space weather effects.

日冕物质抛射(CME)是太阳大气中频繁发生的最剧烈的爆发现象之一，当两个或多个CME之间发生相互作用时，它们的传播方向、速度及能量都会发生改变，而CME之间相互作用形成的结构要比单个CME复杂的多，通常在近地空间产生有别于单个CME所产生的地球物理效应。目前关于数值研究CME之间相互作用过程的工作尚处于起步阶段。本研究结合观测输入，改进已有的三维异步并行MHD 模式，将具有不同磁结构磁绳模型融入到CME触发过程中，开展典型的多个CME相互作用事件研究及参数化分析，期望得到相互作用的CME在整个日冕-行星际空间的传播及碰撞过程的主要演化特征及动力学过程，包括CME的受力、CME之间的动量传递及能量转换的定量研究，尝试找到这些参量对多CME相互作用过程的影响，并探讨相互作用过程中可能存在的磁场重联现象及其可能的物理机制，从而加深对多个CME相互作用的物理过程及其导致的空间天气效应的认识。

日冕物质抛射(CME)是太阳大气中频繁发生的最剧烈的爆发现象之一，当两个或多个CME 之间发生相互作用时，它们的传播方向、速度及能量都会发生改变，而CME 之间相互作用形成的结构要比单个CME 复杂的多，通常在近地空间产生有别于单个CME 所产生的地球物理效应。本项目结合观测输入，建立了适合不同太阳活动时期的三维太阳风模式的自洽初边值条件，从而改进了已有的三维COIN-TVD MHD 模式，并开展了两个CME 相互作用事件研究及参数化分析，得到相互作用的CME 在整个日冕-行星际空间的传播及碰撞过程的主要演化特征及动力学过程，包括CME 的受力、CME 之间的动量传递及能量转换的定量研究，并揭示了相互作用的两个CME的初始速度及 k-number（即初始动能与总能量的比值）对其碰撞机制的影响，从而加深对多个CME 相互作用的物理过程及其导致的空间天气效应的认识。