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Titre	An integrated data-driven solar wind - CME numerical framework for space weather forecasting
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Auteur	Narechania, N M; Nikolic, L; Freret, L; De Sterck, H; Groth, C P T
Source	Journal of Space Weather and Space Climate vol. 11, 8, 2021 p. 1-25, https://doi.org/10.1051/swsc/2020068 Accès ouvert
Image
Année	2021
Séries alt.	Ressources naturelles Canada, Contribution externe 20200733
Éditeur	EDP Sciences
Document	publication en série
Lang.	anglais
DOI	https://doi.org/10.1051/swsc/2020068
Media	papier; en ligne; numérique
Formats	pdf; html
Sujets	variations solaires; champ magnétique; géomagnétisme; champs géomagnétiques; variations géomagnétiques; établissement de modèles; simulations par ordinateur; Prévision; Méthodologie; géophysique; géologie extraterrestre; Sciences et technologie; Nature et environnement; Santé et sécurité
Illustrations	coupes schématiques transversales; diagrammes 3D; diagrammes schématiques; croquis cartographiques; graphiques; modèles 3D; modèles; séries chronologiques
Programme	Géoscience pour la sécurité publique Évaluation des risques de la météorologie spatiale
Diffusé	2021 01 28
Résumé	(disponible en anglais seulement) The development of numerical models and tools which have operational space weather potential is an increasingly important area of research. This study presents recent Canadian efforts toward the development of a numerical framework for Sun-to-Earth simulations of solar wind disturbances. This modular three-dimensional (3D) simulation framework is based on a semi-empirical data-driven approach to describe the solar corona and an MHD-based description of the heliosphere. In the present configuration, the semi-empirical component uses the potential field source surface (PFSS) and Schatten current sheet (SCS) models to derive the coronal magnetic field based on observed magnetogram data. Using empirical relations, solar wind properties are associated with this coronal magnetic field. Together with a coronal mass ejection (CME) model, this provides inner boundary conditions for a global MHD model which is used to describe interplanetary propagation of the solar wind and CMEs. The proposed MHD numerical approach makes use of advanced numerical techniques. The 3D MHD code employs a finite-volume discretization procedure with limited piecewise linear reconstruction to solve the governing partial-differential equations. The equations are solved on a body-fitted hexahedral multi-block cubed-sphere mesh and an efficient iterative Newton method is used for time-invariant simulations and an explicit time-marching scheme is applied for unsteady cases. Additionally, an efficient anisotropic block-based refinement technique provides significant reductions in the size of the computational mesh by locally refining the grid in selected directions as dictated by the flow physics. The capabilities of the framework for accurately capturing solar wind structures and forecasting solar wind properties at Earth are demonstrated. Furthermore, a comparison with previously reported results and future space weather forecasting challenges are discussed.
Sommaire	(Résumé en langage clair et simple, non publié) La météo spatiale fait référence aux conditions dynamiques du soleil et de l’environnement spatial qui peuvent influer sur les infrastructures essentielles. RNCan exploite le Centre canadien de météo spatiale et étudie les effets de la météo spatiale sur les systèmes d’alimentation électrique, les pipelines, les satellites, les installations de communications radio et le FGISM pour aider l’industrie canadienne à comprendre et à atténuer les effets de la météo spatiale. Cette étude présente les efforts canadiens pour développer un code numérique pour des simulations de perturbations du vent solaire du Soleil vers la Terre. Les capacités du code numérique à capturer avec précision les structures du vent solaire et à prédire les propriétés du vent solaire sur Terre sont démontrées.
GEOSCAN ID	328054