Space Weather

Title Page
......Page 3
Copyright
......Page 4
CONTENTS......Page 5
PREFACE......Page 9
EARLY DAYS......Page 11
NSWP PLANNING......Page 14
PARALLEL SPACE WEATHER ACTIVITIES......Page 15
SPACE WEATHER: AN APPLIED SCIENCE?......Page 18
CONCLUSION......Page 19
REFERENCES......Page 20
INTRODUCTION AND SOME HISTORY......Page 21
THE SPACE ERA......Page 24
SPACE ENVIRONMENTAL EFFECTS ON TECHNOLOGIES......Page 25
Space Radiation Effects......Page 26
Micrometeoroids and Space Debris......Page 29
1. INTRODUCTION......Page 33
2. THE GRAND CHALLENGE......Page 35
3. FORECASTING TODAY......Page 36
4. FORECASTING CHALLENGES ANDCONCLUSIONS......Page 38
REFERENCES......Page 39
1. INTRODUCTION......Page 40
2. IMPROVED SPECIFICATION AND FORECASTOF THE GLOBAL IONOSPHERE......Page 41
4. IONOSPHERIC REMOTE SENSINGINSTRUMENTS ON THE ARGOS SATELLITE......Page 42
5. RADIO TECHNIQUES FOR SPACE SENSING OFTHE IONOSPHERE......Page 43
7. REAL-TIME MONITORING OF IONOSPHERICWEATHER FROM GEOSTATIONARY ORBIT......Page 44
REFERENCES......Page 45
2. NASA SOLAR-TERRESTRIAL RESEARCHPROGRAM......Page 48
3.2 Science Questions......Page 49
3.3 LWS Elements......Page 50
4. SUMMARY......Page 53
REFERENCES......Page 54
1. INTRODUCTION......Page 55
2. PAST TECHNOLOGY EFFORTS......Page 56
4. ESA'S SCIENCE ACTIVITIES......Page 57
6. CONCLUSIONS......Page 58
REFERENCES......Page 59
2.1. Structure......Page 60
2.2. CRL activity......Page 61
2.3. STEL activity......Page 62
4. DISCUSSION......Page 64
REFERENCES......Page 65
1. INTRODUCTION......Page 66
2.1 Onground Measurements......Page 67
2.2. Atmospheric Measurements......Page 68
3. NOWCASTING AND FORECASTING MODELS......Page 69
3.2. Forecasting......Page 70
REFERENCES......Page 71
1. INTRODUCTION......Page 73
2. THE SOLAR WIND PLASMA......Page 74
2.1 Ions......Page 75
2.2 Electrons......Page 76
3. THE SOLAR WIND MAGNETIC FIELD......Page 80
4. EFFECTS OF SOLAR ROTATION......Page 84
5. TIME VARIATION......Page 86
REFERENCES......Page 88
INTRODUCTION......Page 90
Solar Convection......Page 91
Generation of Magnetic Field......Page 92
Magnetic Activity......Page 93
Concluding Thoughts......Page 95
REFERENCES......Page 96
2.1. Streaming Limited Intensities......Page 99
2.2. Longitude Distributions......Page 100
3. SHOCK ACCELERATION......Page 101
4. SPECTRAL KNEES......Page 102
5. ABUNDANCE VARIATIONS......Page 103
REFERENCES......Page 104
1. THE DISCOVERY AND EARLY OBSERVATIONSOF SOLAR ENERGETIC PARTICLE EVENTS......Page 106
2. CORONAL MASS EJECTIONS AND SHOCKS......Page 107
3a. Size Distributions......Page 110
4. WHEN DO SEP EVENTS OCCUR?......Page 112
5. WHERE DO SEP EVENTS OCCUR?......Page 114
6. SOME SEP EFFECTS ON SPACE EXPERIMENTS......Page 116
REFERENCES......Page 117
1. OVERVIEW OF SOLAR ANDGEOMAGNETIC ACTIVITY OVER THESOLAR CYCLE......Page 120
2.1. The Source Regions of CMEs......Page 123
2.2. Halo CMEs......Page 124
2.3. Interplanetary Signatures of CMEs andGeomagnetic Activity......Page 127
2.4- CMEs, Streamers and the Heliospheric Current Sheet......Page 130
3.1. CIRs and High Speed Streams......Page 132
3.2. The Seasonal Variation......Page 134
4. SUMMARY AND CONCLUSIONS......Page 135
REFERENCES......Page 136
1. INTRODUCTION......Page 139
2. STRUCTURE......Page 140
4. ENERGETICS......Page 141
5.2. Dynamo......Page 144
6.1. Mass Loading......Page 145
6.2. Tether Release......Page 146
6.3. Tether Straining......Page 147
7. SUMMARY AND CONCLUSION......Page 149
REFERENCES......Page 151
2. MODELING THE SOLAR CORONA......Page 154
3. MODELING THE INNER HELIOSPHERE......Page 156
4. CLOSING REMARKS......Page 159
REFERENCES......Page 161
2.1. Description of BATS-R-US......Page 163
2.4. Magnetosphere-Ionosphere Coupling......Page 164
3.1. The Inner Heliosphere Near Solar Minimum......Page 165
3.3. Interaction with the Magnetosphere......Page 166
REFERENCES......Page 169
1. INTRODUCTION......Page 171
3.1. The Method......Page 172
3.3. Routine Prediction Web Site and Summary of theResults......Page 173
REFERENCES......Page 175
1. INTRODUCTION......Page 177
2. SOLAR SOURCE OF LARGE SOUTHWARDIMF Bz......Page 178
3. INTERPLANETARY SOURCE OF LARGE SOUTHWARD IMF Bz......Page 179
4. PREDICTIONS OF IMF Bz FROM IMF DRAPING......Page 180
5. CONCLUDING REMARKS......Page 181
REFERENCES......Page 182
I. INTRODUCTION......Page 184
B. Cutoffs and Search Strategy......Page 185
REFERENCES......Page 186
1. INTRODUCTION......Page 188
2. EARLY PREDICTIONS FOR CYCLE 23......Page 189
3. CURVE F I T T I N G CYCLE 23......Page 190
4. CHARACTERISTICS OF CYCLE 23......Page 191
REFERENCES......Page 192
1. INTRODUCTION......Page 194
3. PREDICTIONS OF SUNSPOT CYCLE ACTIVITY......Page 195
5. SUMMARY......Page 196
REFERENCES......Page 197
INTRODUCTION......Page 198
RATIONALE......Page 199
IMPLEMENTATION......Page 200
SUMMARY......Page 201
REFERENCES......Page 202
1. TYPES OF MODELS AND CHOICES......Page 203
3. CULMINATION OF THE CHAPMAN-FERRAROPROJECT......Page 204
4. MODELING THE CLOSED MAGNETOTAIL......Page 207
5. MODELING THE OPEN MAGNETOTAIL:THE STERN-SINGULARITY PROBLEM......Page 210
6. MAGNETOSPHERE-IONOSPHERE COUPLING......Page 212
8. COMPLEMENTARITY OF RCMAND MHD MODELS......Page 215
10. SUMMARY......Page 217
REFERENCES......Page 218
1. INTRODUCTION......Page 220
2. ISM SIMULATION METHODS......Page 222
3.1. Zero IMF......Page 224
3.4- Magnetic Cloud Event of October 1995......Page 227
4. DISCUSSION......Page 228
REFERENCES......Page 230
1. INTRODUCTION......Page 232
2. SOLAR WIND OBSERVATIONS......Page 233
4. TIME SERIES COMPARISONS......Page 234
5. MAGNETOSPHERIC DYNAMICS......Page 236
6. SUMMARY......Page 238
REFERENCES......Page 239
1. INTRODUCTION......Page 240
2.1. Basic Equations......Page 241
2.3. Magnetopause Boundary......Page 242
3. MODEL TESTS......Page 243
REFERENCES......Page 245
1. INTRODUCTION......Page 247
4. PROCEDURE AND COMPLICATIONS......Page 248
5.2.1 Asymmetries......Page 250
7. SUMMARY AND FUTURE WORK......Page 251
REFERENCES......Page 252
1. INTRODUCTION......Page 254
2.1. The MagnetoFriction MF Code......Page 255
2.2. The Rice Convection Model RCM......Page 256
2.3. Conversion between the RCM and the MF code......Page 257
2.5 Model Results......Page 258
REFERENCES......Page 260
1. INTRODUCTION......Page 262
2. THREE "PILLARS" OF THE DATA-BASEDMAGNETOSPHERE MODELING......Page 263
3. NEW FRONTIERS......Page 265
REFERENCES......Page 268
1. INTRODUCTION......Page 270
3. OUTER ZONE ELECTRONS DURING THEMODERATE STORM OF OCTOBER 9, 1990......Page 271
4. MEV ELECTRON ENHANCEMENTSFOLLOWING DROPOUTS CAUSED BY HIGHSPEED SOLAR WIND STREAMS......Page 273
5. CONCLUSIONS......Page 274
REFERENCES......Page 275
INTRODUCTION......Page 277
SIMULATIONS......Page 278
DISCUSSION......Page 279
REFERENCES......Page 282
1. INTRODUCTION......Page 285
2. ADIABATIC TRANSPORT WITHOUTMODIFICATION OF T H E FIELD......Page 286
3. ADIABATIC TRANSPORT WITH SLOWMODIFICATION OF T H E FIELD......Page 287
4.1. Radial diffusion......Page 288
4.2. Recirculation......Page 289
5. NOWCASTING AND FORECASTING THE RADIATION BELTS......Page 290
REFERENCES......Page 291
1. INTRODUCTION......Page 292
2. THE GEM CAMPAIGN STORMS......Page 293
3.2 Spectral Behavior atL=4.2 vs. L=6.6......Page 294
4. CONCLUSIONS......Page 297
REFERENCES......Page 298
INTRODUCTION......Page 299
THE MAGNETOSPHERIC SPECIFICATION MODEL......Page 300
DATA ASSIMILATION......Page 301
COMMENTS ON POSSIBILITIES FORDRAMATICALLY IMPROVEDTHEORETICAL MODELS......Page 302
REFERENCES......Page 305
1. INTRODUCTION......Page 307
2.1. Baseline model description......Page 308
3. MODEL COMPARISON......Page 309
6. FORECAST RESULTS......Page 312
REFERENCES......Page 313
1. INTRODUCTION......Page 316
2. PREDICTION FILTERS......Page 317
3.1. Solution for Southward IMF......Page 318
3.4. Multi-step Prediction of Dst Using Analytic Fits toModel Coefficients......Page 319
4. DISCUSSION AND CONCLUSIONS......Page 321
REFERENCES......Page 322
1. INTRODUCTION......Page 323
3. FEBRUARY 10-11,1958......Page 324
5. MARCH 13, 1989......Page 325
6. DISCUSSION......Page 326
7. CONCLUSIONS......Page 327
REFERENCES......Page 328
1. POWER GRIDS AND SPACE WEATHERBACKGROUND......Page 329
3. FORECASTING FOR RISK MANAGEMENT......Page 330
4. DEFINING NEW STANDARDS IN FORECASTCAPABILITY......Page 332
REFERENCES......Page 334
1. INTRODUCTION......Page 335
2. HIGH LATITUDES......Page 336
3. MID-LATITUDES......Page 338
4. LOW LATITUDE......Page 340
REFERENCES......Page 344
2. TIE-GCM......Page 345
3. TIE-GCM CALCULATED STRUCTUREFOR EQUINOX CONDITIONS......Page 346
4. SIMULATING SPACE WEATHER FORMARCH 15 - MAY 15, 1998......Page 347
5. DEVELOPMENT OF SPACE WEATHERMODELS FOR OPERATION PURPOSES......Page 348
6. FUTURE SPACE WEATHER MODELDEVELOPMENT......Page 350
REFERENCES......Page 351
1. INTRODUCTION......Page 352
2. THE UCLA GLOBAL MAGNETOSPHEREMODEL......Page 353
4. COUPLING ISSUES......Page 354
5. MODEL COMPARISONS FOR THE JANUARY10/11, 1997 GEOMAGNETIC STORM......Page 355
6. DISCUSSION AND SUMMARY......Page 357
REFERENCES......Page 358
1. INTRODUCTION......Page 360
2. FOUNDATIONS FOR A N EW DIRECTION......Page 361
4. FORECASTING APPLICATIONS......Page 366
REFERENCES......Page 367
1. INTRODUCTION......Page 368
PHYSICAL UNDERSTANDING......Page 369
EMPIRICAL STORM-TIME CORRECTION MODEL......Page 373
OUTSTANDING ISSUES......Page 374
REFERENCES......Page 375
1. INTRODUCTION......Page 377
2. MULTI-FLUID SIMULATIONS......Page 378
3. ENERGY AND MASS FLOWS INTO ANDOUT OF THE AURORAL OVAL......Page 379
4. SUMMARY AND CONCLUSIONS......Page 383
REFERENCES......Page 385
1. INTRODUCTION......Page 386
2. LOW LATITUDE OBSERVATIONS......Page 387
3. CUSP OUTFLOW......Page 388
4. ION OUTFLOWS NEAR MIDNIGHT......Page 391
REFERENCES......Page 393
INTRODUCTION......Page 395
RESULTS AND DISCUSSIONS......Page 396
SUMMARY......Page 400
REFERENCES......Page 402
I. INTRODUCTION......Page 403
II. THE EFFECTS OF IONOSPHERICIRREGULARITIES ON RADIO SYSTEMS......Page 404
A. ARGOS......Page 406
D. COSMIC......Page 409
REFERENCES......Page 411