• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제28권2호
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• pp.123-132
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• 2011

It is generally believed that the occurrence of a magnetic storm depends upon the solar wind conditions, particularly the southward interplanetary magnetic field (IMF) component. To understand the relationship between solar wind parameters and magnetic storms, variations in magnetic field polarity and solar wind parameters during magnetic storms are examined. A total of 156 storms during the period of 1997~2003 are used. According to the interplanetary driver, magnetic storms are divided into three types, which are coronal mass ejection (CME)-driven storms, co-rotating interaction region (CIR)-driven storms, and complicated type storms. Complicated types were not included in this study. For this purpose, the manner in which the direction change of IMF $B_y$ and $B_z$ components (in geocentric solar magnetospheric coordinate system coordinate) during the main phase is related with the development of the storm is examined. The time-integrated solar wind parameters are compared with the time-integrated disturbance storm time (Dst) index during the main phase of each magnetic storm. The time lag with the storm size is also investigated. Some results are worth noting: CME-driven storms, under steady conditions of $B_z$ < 0, represent more than half of the storms in number. That is, it is found that the average number of storms for negative sign of IMF $B_z$ (T1~T4) is high, at 56.4%, 53.0%, and 63.7% in each storm category, respectively. However, for the CIR-driven storms, the percentage of moderate storms is only 29.2%, while the number of intense storms is more than half (60.0%) under the $B_z$ < 0 condition. It is found that the correlation is highest between the time-integrated IMF $B_z$ and the time-integrated Dst index for the CME-driven storms. On the other hand, for the CIR-driven storms, a high correlation is found, with the correlation coefficient being 0.93, between time-integrated Dst index and time-integrated solar wind speed, while a low correlation, 0.51, is found between timeintegrated $B_z$ and time-integrated Dst index. The relationship between storm size and time lag in terms of hours from $B_z$ minimum to Dst minimum values is investigated. For the CME-driven storms, time lag of 26% of moderate storms is one hour, whereas time lag of 33% of moderate storms is two hours for the CIR-driven storms. The average values of solar wind parameters for the CME and CIR-driven storms are also examined. The average values of ${\mid}Dst_{min}{\mid}$ and ${\mid}B_{zmin}{\mid}$ for the CME-driven storms are higher than those of CIR-driven storms, while the average value of temperature is lower.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2003년도 한국우주과학회보 제12권1호
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• pp.41-41
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• 2003

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제25권2호
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• pp.157-166
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• 2008

이 논문에서는 2000년부터 2004년까지 발생한 지자기 폭풍과 Sawtooth 진동 현상의 통계적 관계에 대해 연구하였다. 먼지 이 시기에 발생된 154건의 지자기 폭풍을 Dst 지수를 이용하여 선별하였으며 특히 선별된 지자기 폭풍이 코로나 물질 분출(Coronal Mass Ejection; CME), Corotating Interaction Region(CIR) 등 어떤 유도체에 의해 발생되었는지 구분하였다. 또한 같은 $2000{\sim}2004$년 기간에 대해 정지궤도 고에너지 대전 입자 플럭스 자료를 통해 Sawtooth 진동 현상 사례 48건을 선별하였다. 이 두 종류의 현상에 대한 통계적 상관관계를 분석한 결과, 총 154건의 지자기 폭풍 중에서 47건(약 30%)이 Sawtooth 진동 현상을 동반하는 지자기 폭풍이었다. 또한 총 48건의 Sawtooth 진동 현상 사건 중 단 1건의 경우를 제외하고 모든 Sawtooth 현상이 지자기 폭풍 기간 동안 발견되었다. 그리고 Sawtooth 진동을 동반하는 지자기 폭풍은 그 유도체가 CIR인 경우(약 30%) 보다는 CME인 경우(약 62%)가 더 많았다. 이외에도 Sawtooth 진동 현상은 CME에 의한 지자기 폭풍의 경우에는 주로(약 82%) 주상기간(Main Phase)에 발생하였지만 CIR에 의한 지자기 폭풍의 경우에는 주로(약 78%) 회복기간(Recovery Phase)에 발생하였다. 다음으로 지자기 폭풍을 유발하는데 중요한 요소인 행성간 자기장 IMF (Interplanetary Magnetic Field)의 남쪽 방향 성분 Bz 및 태양풍의 속도가 Sawtooth 진돌 발생기간 중 어떤 평균적인 특징을 갖는지 조사하였다. 대부분의 Sawtooth 진동 현상은 IMF Ba가 -15nT에서 0 사이이고, 태양풍 속도가 $400{\sim}700km/s$인 상태에 해당한다. 또한 IMF Bz의 강도는 Sawtooth 진동 기간 동안에 대전 입자 플럭스 증가의 횟수와 약한 상관관계가 있음을 발견하였다.

• 천문학회지
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• 제50권2호
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• pp.29-39
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• 2017

We investigate two abnormal CME-Storm pairs that occurred on 2014 September 10 - 12 and 2015 March 15 - 17, respectively. The first one was a moderate geomagnetic storm ($Dst_{min}{\sim}-75nT$) driven by the X1.6 high speed flare-associated CME ($1267km\;s^{-1}$) in AR 12158 (N14E02) near solar disk center. The other was a very intense geomagnetic storm ($Dst_{min}{\sim}-223nT$) caused by a CME with moderate speed ($719km\;s^{-1}$) and associated with a filament eruption accompanied by a weak flare (C9.1) in AR 12297 (S17W38). Both CMEs have large direction parameters facing the Earth and southward magnetic field orientation in their solar source region. In this study, we inspect the structure of Interplanetary Flux Ropes (IFRs) at the Earth estimated by using the torus fitting technique assuming self-similar expansion. As results, we find that the moderate storm on 2014 September 12 was caused by small-scale southward magnetic fields in the sheath region ahead of the IFR. The Earth traversed the portion of the IFR where only the northward fields are observed. Meanwhile, in case of the 2015 March 17 storm, our IFR analysis revealed that the Earth passed the very portion where only the southward magnetic fields are observed throughout the passage. The resultant southward magnetic field with long-duration is the main cause of the intense storm. We suggest that 3D magnetic field geometry of an IFR at the IFR-Earth encounter is important and the strength of a geomagnetic storm is strongly affected by the relative location of the Earth with respect to the IFR structure.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제22권4호
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• pp.419-430
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• 2005

이 연구에서는 지자기 폭풍의 주상 기간 동안 발생하는 태양풍 동압력 펄스에 대한 통계적 분석을 하였다. 이를 위해 먼저 1997년부터 2001년까지 5년간의 기간으로부터 지자기 폭풍 지수인 Dst 값이 -50nT 이하인 지자기 폭풍을 모두 111개 얻었다. 이러한 지자기 폭풍의 주상기간 동안에 발생한 태양풍 동압력 펄스를 정확히 조사하기 위해 태양풍 자료 뿐만 아니라 지구 저위도 여러 관측소에서 관측된 지자기 수평 성분 H값을 이용하였다. 즉 동압력 펄스가 자기권에 충돌하면 저위도 H 값이 전 지구적인 증가를 보여야 한다는 사실을 이용하였다. 이러한 과정을 통해 얻은 통계적 결과는 다음과 같다. 첫째, 자기 폭풍 중에 발생하는 H의 증가는 평균적으로 그 크기가 자기 폭풍의 강도와 비례하는 경향을 보인다. 이는 강한 자기폭풍일 수록 강한 태양풍 펄스를 동반한다는 것이다. 둘째로 자기폭풍 중에 발생하는 동압력 펄스의 발생 빈도 역시 자기 폭풍의 강도와 비례한다. 셋째, 동압력 펄스 발생 빈도가 0.4회/hr 이상인, 즉 2.5시간에 1회 이상의 동압력 펄스를 동반하는, 지자기 폭풍은 여기서 다루어진 전체 지자기 폭풍 중 약 $30\%$를 차지한다. 2.5시간은 서브스톰의 평균 지속 시간으로 볼 수 있으며, 따라서 자기 폭풍중에 서브스톰이 연속적으로 발생하는 것 만큼 자주 동압력 펄스가 나타나는 자기폭풍이 전체의 $30\%$라는 것이다. 한편 이러한 동압력 펄스의 기원을 이해하기 위해 먼저 지자기 폭풍 유도체에 대해 조사하였다. 그 결과 여기서 다루어진 지자기 폭풍의 약 $65\%$가 CME(Coronal Mass Ejection)에 의해 발생되었고 CIR(Corotating Interaction Regions)과 Type II bursts에 의해 발생한 것이 각각 6.3, $7.2\%$인 것으로 나타났다. 그런데 CME에 의해 발생된 지자기폭풍 중에서 $70\%$ 이상이 그 주상 기간이 CME와 충격파 사이의 공간인 sheath 영역 혹은 CME 앞부분에 해당되는 것으로 나타났다. 따라서 이들 지자기폭풍 주상기간에 빈번히 발생하는 동압력 펄스는 CME와 충격파 사이의 sheath 영역, 그리고 CME 앞부분 영역에서의 빈번한 태양풍 밀도 증가에 기인하는 것으로 보인다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제25권2호
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• pp.113-128
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• 2008

Solar wind dynamic pressure enhancements are known to cause various types of disturbances to the magnetosphere. In particular, dynamic pressure enhancements may affect the evolution of magnetic storms when they occur during storm times. In this paper, we have investigated the statistical significance and features of dynamic pressure enhancements during magnetic storm times. For the investigation, we have used a total of 91 geomagnetic storms for 2001-2003, for which the Dst minimum $(Dst_{min})$ is below -50 nT. Also, we have imposed a set of selection criteria for a pressure enhancement to be considered an event: The main selection criterion is that the pressure increases by ${\geq}50%\;or\;{\geq}3nPa$ within 30 min and remains to be elevated for 10 min or longer. For our statistical analysis, we define the storm time to be the interval from the main Dst decrease, through $Dst_{min}$, to the point where the Dst index recovers by 50%. Our main results are summarized as follows. $(i){\sim}$ 81% of the studied storms indicate at least one event of pressure enhancements. When averaged over all the 91 storms, the occurrence rate is ${\sim}$ 4.5 pressure enhancement events per storm and ${\sim}$ 0.15 pressure enhancement events per hour. (ii) The occurrence rate of the pressure enhancements is about three times higher for CME-driven storm times than for CIR-driven storm times. (iii) Only 21.1% of the pressure enhancements show a clear association with an interplanetary shock. (iv) A large number of the pressure enhancement events are accompanied with a simultaneous change of IMF $B_y$ and/or $B_z$: For example, 73.5% of the pressure enhancement events are associated with an IMF change of either $|{\Delta}B_z|>2nT\;or\;|{\Delta}B_y|>2nT$. This last finding suggests that one should consider possible interplay effects between the simultaneous pressure and IMF changes in many situations.