• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제25권2호
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• pp.129-138
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• 2008

This study attempts to show how the geomagnetic indices, AU, AL and Dst, respond to the interplanetary parameters, more specifically, the solar wind electric field VBz during southward interplanetary magnetic field (IMF) period. The AU index does not seem to respond linearly to the variation of southward IMF. Only a noticeable correlation between the AU and VBz is shown during summer, when the ionospheric conductivity associated with the solar EUV radiation is high. It is highly likely that the effect of electric field on the eastward electrojet intensification is only noticeable whenever the ionospheric conductivity is significantly enhanced during summer. Thus, one should be very cautious in employing the AU as a convection index during other seasons. The AL index shows a significantly high correlation with VBz regardless of season. Considering that the auroral electrojet is the combined result of electric field and ionospheric conductivity, the intensification of these two quantities seems to occur concurrently during southward IMF period. This suggests that the AL index behaves more like a convection index rather than a substorm index as far as hourly mean AL index is concerned. Contrary to the AU index, the AL index does not register the maximum value during summer for a given level of VBz. It has something to do with the findings that discrete auroras are suppressed in sunlight hemisphere (Newell et al. 1996), thus reducing the ionospheric conductivity during summer. As expected, the Dst index tends to become more negative as VBz gets intensified. However, the Dst index (nT) is less than or equal to 15VBz(mV/m) + 50(Bz < 0). It indicates that VBz determines the lower limit of the storm size, while another factor(s), possibly substorm, seems to get further involved in intensifying storms. Although it has not been examined in this study, the duration of southward IMF would also be a factor to be considered in determining the size of a storm.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제39권3호
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• pp.79-86
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• 2022

Thermospheric wind observations from high to mid latitudes are compared with the newly developed Multiscale Atmosphere Geospace Environment (MAGE) model for the Nov 3-4 geomagnetic storm. The observation and simulation comparison shows a very good agreement and is better at high latitudes in general. We were able to identify a thermospheric poleward wind reduction possibly linked to a northward turning of the Interplanetary Magnetic Field (IMF) at ~22 UT on Nov 3 and an enhancement of the poleward wind to a southward turning near 10 UT on Nov 4 at high latitudes. An IMF southward turning may have led to an enhancement of equatorward winds at Boulder, Colorado near midnight. Simultaneous occurrence of aurora may be associated with an IMF By turning negative. The MAGE model wind simulations are consistent with observations in these cases. The results show the model can be a very useful tool to further study the magnetosphere and ionosphere coupling on short time scales.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2010년도 한국우주과학회보 제19권1호
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• pp.41.2-41.2
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• 2010

태양풍 동압력은 지구 자기장에 부딪히면서 많은 영향을 준다. 여기서 우리는 태양풍 동압력이 증가하는 경우 밤 지역 극관의 위도 상 위치 변화에 대해 관심이 있다. 동압력 증가 이전과 이후의 극관의위치를결정하기위해 DMSP(Defense Meteorological Satellite Program) 위성이 관측한 하강 입자 자료를 사용하였고 이로부터 산출된 b5e parameter 값을 통해 극관의 위치를 결정하였다. 특히 IMF의 각 성분 별 방향과 크기에 대한 조건이 극관의 위치에 영향을 미친다는 점을 고려하여 분석하였다. 분석 결과를 통해 동압력이 증가하는 경우 극관의 위치가 고위도로 올라 간다는 것을 확인하였다. 이는 극관의 크기가 수축한다는 것을 의미한다. 또한 IMF Bz가 북쪽 방향(northward IMF Bz)인 경우와 남쪽 방향(southward IMF Bz)인 경우에 따라 극관이 이동하는 정도에 약간의 차이가 있음을 알 수 있었다. 그런데 통계적으로 볼 때 극관의 위도상 위치가 상당히 분산되어 있음을 알게 되었다. 즉, 가능한 극관의 위도 분포가 매우 넓은 영역에 걸쳐 있음을 말한다. 이러한 분산 현상은 극관의 위치를 결정하는데 여러 이유가 복합적으로 작용 할 수 있음을 시사한다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제26권4호
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• pp.451-466
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• 2009

서브스톰(substorm)은 일반적으로 IMF가 남쪽 방향(이하 southward IMF)일 때 발생하기 쉽지만 IMF가 북쪽 방향(이하 northward IMF)일 때도 발생한다. 이 연구에서는 northward IMF 상태일 때 발생하는 서브스톰의 특성을 규명하기 위해 2000년 5월부터 2002년까지의 기간에 발생한 서브스톰을 다루었다. 특히 northward IMF 기간 중 두 번 혹은 그 이상의 서브스톰이 연이어서 발생한 경우에 대한 총 53건의 서브스톰을 선정하였다. 이렇게 선정된 서브스톱에 대해 그 해당 IMF와 태양풍의 통계적 조건을 조사하였다. 또한 자기폭풍(magnetic storm)과의 연관성을 알아보고자 Sym-H의 변화를 조사하였다. 정지궤도에서 자기장의 쌍극자화(magnetic dipolarization) 정도와 고 에너지 입자 발생(energetic particle injection) 강도에 대해서도 조사 하였다. 서브스톰이 발생할 수 있는 에너지 유입의 근원을 알아보기 위해 IMF clock angle를 조사하였다. 이와 같은 조사를 통해 다음과 같은 결과를 얻었다. (1) northward IMF 서브스톰은 태양풍 물리량들이 보편적으로 알려진 평균 값을 가질 때 가장 높은 발생 빈도를 보였다. northward IMF로 바뀐 후 첫 번째로 발생된 서브스톰의 87%, 그 이후의 서브스톰들의 62%가 northward IMF 상태가 지속 된지 두 시간 이내에 발생 하였다. 이것은 곧 2 시간 이상 northward IMF 상태가 지속된 후에도 발생하는 서브스톰이 종종 존재한다는 것을 시사한다. (2) 대부분의 경우 자기폭풍과 독립된 서브스톰 이였으나, 자기폭풍 기간에 발생한 서브스톰의 경우에는 그렇지 않은 서브스톰들과 비교 하였을 때, 그 해당 IMF와 태양풍의 물리량들이 다소 높은 평균 값을 보였다. (3) 약 55%의 서브스톰은 낮지역의 자기장 재결합(dayside reconnection)이 가능 할 정도의 IMF clock angle을 갖는 상태이지만, 나머지 45%의 서브스톰의 경우는 그렇지 않은 것으로 나타났다. 따라서 이런 경우 낮지역 자기장 재결합 이외의 다른 방법에 의한 에너지 유입이 이루어 져야 할 것으로 본다. (4) 또한 많은 경우 정지궤도에서의 자기장의 쌍극자화 정도와 고 에너지 입자 발생 정도가 대체로 약한 것을 확인하였다. 하지만, 일부 이벤트에서는 강한 자기장 쌍극자화와 고 에너지 입자 발생이 나타났다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제22권4호
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• pp.409-418
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• 2005

자기폭풍 기간 중에는 서브스톰이 빈번히 발생한다. 그리고 서브스톰이 진행될 때 극지방에는 오로라 제트 전류가 발생하며, 이는 AU 및 AL 지수로 그 강도를 규정할 수 있다. 따라서 AU 및 AL 지수와 자기폭풍의 정도를 나타내는 Dst 지수와의 상관관계를 구해봄으로써 서브스톰이 자기폭풍의 형성에 어떻게 기여하는지 조사할 수 있다. 이를 위하여 월별 누적 AU 지수, 월별 누적 $\mid{AL}\mid$ 지수 값을 구한 뒤, 월별 누적 $\mid{Dst}\mid$ 지수와의 상관관계를 구하였다. 그 결과 월별 누적 $\mid{AL}\mid$ 지수와 월별 누적 $\mid{Dst}\mid$ 지수의 상관관계는 0.60으로 월별 누적 AU 지수와 월별 누적 $\mid{Dst}\mid$ 지수의 상관관계 0.28보다 비교적 높게 나타났다. 이는 서브스톰이 자기폭풍의 발달에 기여하고 있음을 의미한다. 한편 IMF가 남쪽을 향할 때 자기권에는 강력한 대류가 형성되어 하전입자를 내부 자기권으로 가속시키므로 자기폭풍을 야기한다는 견해가 있다. 대류를 야기하는 행성간 전기장은 $\bar{E}=-\var{V}$(태양풍 속도) $\times\bar{B}_Z$(GSM에서 IMF의 Z축 성분)으로 주어지며, 이로부터 월별 누적 행성간 전기장과 월별 누적 Dst 지수 값을 비교해 봄으로써 행성간 전기장의 강화로 인한 자기권 대류가 자기폭풍 형성에 어느 정도 기여하는지를 조사할 수 있다. 여기서 Dst 지수는 태양풍에 의한 동압을 고려한 값이며, 월별 누적 행성간 전기장은 행성간 전기장이 양일 때와 음일때를 구분한 뒤 월별 누적 Dst 지수와의 상관관계를 알아보았다. 그 결과 행성간 전기장이 음의 값을 나타낼 때 구한 월별 누적 행성간 전기장과 월별 누적 Dst 지수와의 상관관계는 0.83이고, 양일 때 월별 누적 행성간 전기장과 월별 누적 Dst 지수와의 상관관계는 0.39로 나타났다. 이것은 IMF가 남쪽으로 향할 때 발생하는 자기권 대류의 강화 역시 자기폭풍의 발달에 중요한 역할을 하고 있음을 보여 준다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제37권2호
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• pp.77-84
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• 2020

We performed high-resolution three-dimensional global magnetohydrodynamic (MHD) simulations to study the interaction between the Earth's magnetosphere and a prolonged steady southward interplanetary magnetic field (IMF) (Bz = -2nT) and slow solar wind. The simulation results show that dayside magnetic reconnection continuously occurs at the subsolar region where the magnetosheath magnetic field is antiparallel to the geomagnetic field. The plasmoid developed on closed plasma sheet field lines. We found that the vortex was generated at the magnetic equator such as (X, Y) = (7.6, 8.9) R_E due to the viscous-like interaction, which was strengthened by dayside reconnection. The magnetic field and plasma properties clearly showed quasiperiodic variations with a period of 8-10 min across the vortex. Additionally, double twin parallel vorticity in the polar region was clearly seen. The peak value of the cross-polar cap potential fluctuated between 17 and 20 kV during the tail reconnection.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2010년도 한국우주과학회보 제19권1호
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• pp.39.1-39.1
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• 2010

We have investigated interplanetary (IP) structures of 82 intense geomagnetic storms (Dst $\leq$ -100 nT) that occurred from 1998 to 2006. According to their interplanetary origins, we classified them as four groups: 20 sMC events (IP shock and MC), 19 SH events (sheath field), 12 SH+MC events (Sheath field and MC), and 8 nonMC events (non-MC type ICME). For each group, we examined the relationships between Dst index and solar/IP parameters, namely, direction parameter (DP), CME speed ($V_{CME}$), solar wind speed ($V_{SW}$), minimum of IMF $B_z$ component($Bz_{min}$), and maximum of $E_y$ component ($Ey_{max}$).We found that the relationships strongly depend on their IP source. Our main results can be summarized as follows: 1) The correlation between Dst and DP is the best for the SH+MC events (r = -0.61). 2) The relationship between Dst and $V_{CME}$ gives the best correlation for the sMC events (r = -0.56). 3) There is the best correlation between Dst and $V_{SW}$ for the sMC events (r = -0.61), while there is a very weak correlation (r=-0.17) for the SH events. 4) The relationship between Dst and $Bz_{min}$ gives the best correlation (r = -0.87) for the SH+MC events. 5) The correlation between Dst and $Ey_{max}$ is the best for the SH+MC events (r = -0.87). Summing up, the sMC and SH+MC events give us good correlations, but the SH events, weak correlations. From this study, we suggest that this tendency should be caused by the characteristics of IMF southward components, e.g., smooth field rotations for the MC events and highly IMF fluctuations for the SH events.

• 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.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제26권4호
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• pp.439-450
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• 2009

2006년 상반기동안 GOES 10에 의해 관측된 > 2MeV의 전자에너지 채널에서 반복되는 상대론적 전자 증가 이벤트(GREE, Geosynchronous Relativistic Electron Event)가 4회 있었다. 이 현상들은 모두 코로나 구멍(Coronal hole)에서부터 나온 고속 태양풍(HSS, High Speed Solar Wind Stream)과 관련된 것으로 여겨진다. 약 27일 주기를 갖는 이 4회의 전자 증가 현상은 플럭스가 점점 증가하는 형태를 보인다. 현재까지 알려진 상대론적 전자 증가 현상의 주요 원인으로는 다음의 요소들이 언급되어 왔다: (1) 코로나 구멍과 관련된 태양풍 속도, (2) Pc5 ULF 파동, (3) 행성간 자기장(IMF, Interplanetary Magnetic Field) Bz의 남쪽 성 분, (4) 자기 부폭풍(substorm)의 발생, (5) 증가된 휘슬러 모드 코러스 파동(whistler mode chorus wave)과 (6)동압력(dynamic pressure). 따라서 이 논문에서는 2006년 상반기 동안 앞에서 언급한 6가지 현상 들을 분석하여 어느 요소가 상대론적 전자 증가 현상의 플럭스와 가장 가까운 연관성이 있는지 알아보고자 한다.

• 천문학회지
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• 제37권4호
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• pp.151-157
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• 2004

It is investigated quantitative relations between the magnetic storm magnitude and the solar wind parameters such as the Interplanetary Magnetic Field (hereinafter, IMF) magnitude (B), the southward component of IMF (Bz), and the dynamic pressure during the main phase of the magnetic storm with focus on the role of the interplanetary shock (hereinafter, IPS) in order to build the space weather fore-casting model in the future capable to predict the occurrence of the magnetic storm and its magnitude quantitatively. Total 113 moderate and intense magnetic storms and 189 forward IPSs are selected for four years from 1998 to 2001. The results agree with the general consensus that solar wind parameter, especially, Bz component in the shocked gas region plays the most important role in generating storms (Tsurutani and Gonzales, 1997). However, we found that the correlations between the solar wind parameters and the magnetic storm magnitude are higher in case the storm happens after the IPS passing than in case the storm occurs without any IPS influence. The correlation coefficients of B and $BZ_(min)$ are specially over 0.8 while the magnetic storms are driven by IPSs. Even though recently a Dst prediction model based on the real time solar wind data (Temerin and Li, 2002) is made, our correlation test results would be supplementary in estimating the prediction error of such kind of model and in improving the model by using the different fitting parameters in cases associated with IPS or not associated with IPS rather than single fitting parameter in the current model.