Journal of Astronomy and Space Sciences

The Korean Space Science Society (한국우주과학회)
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Statistical Relationship between Sawtooth Oscillations and Geomagnetic Storms

Sawtooth 진동 현상과 지자기 폭풍의 통계적 관계

  • Published : 2008.06.15
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Abstract

We have investigated a statistical relationship between sawtooth oscillations and geomagnetic storms during 2000-2004. First of all we selected a total of 154 geomagnetic storms based on the Dst index, and distinguished between different drivers such as Coronal Mass Ejection (CME) and Co-rotating Interaction Region (CIR). Also, we identified a total of 48 sawtooth oscillation events based on geosynchronous energetic particle data for the same 2000-2004 period. We found that out of the 154 storms identified, 47 storms indicated the presence of sawtooth oscillations. Also, all but one sawtooth event identified occurred during a geomagnetic storm interval. It was also found that sawtooth oscillation events occur more frequently for storms driven by CME $({\sim}62%)$ than for storms driven by CIR $({\sim}30%)$. In addition, sawtooth oscillations occurred mainly $({\sim}82%)$ in the main phase of storms for CME-driven storms while they occurred mostly $({\sim}78%)$ during the storm recovery phase for CIR-driven storms. Next we have examined the average characteristics of the Bz component of IMF, and solar wind speed, which were the main components for driving geomagnetic storm. We found that for most of the sawtooth events, the IMF Bz corresponds to -15 to 0 nT and the solar wind speed was in the range of $400{\sim}700km/s$. We found that there was a weak tendency that the number of teeth for a given sawtooth event interval was proportional to the southward IMF Bz magnitude.

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.

Keywords

References

  1. 김재훈, 김경찬, 이대영, 김희정 2006, 한국우주과학회지, 23, 217 https://doi.org/10.5140/JASS.2006.23.3.217
  2. Bargatze, L. F., McPherron, R. L., & Baker, D. N. 1986, in Solar Wind-Magnetosphere Coupling, eds. Y. Kamide & J. A. Slavin (Tokyo: Terra Sci.), p.101
  3. Belian, R. D., Cayton, T. E., & Reeves, G. D. 1995, in Space Plasmas: Coupling Between Small and Medium Scale Processes, vo1.89, eds. M. Ashour-Abdalla, T. Chang, & P. Dusenberry (Washington DC: AGU), p.143
  4. Borovsky, J. E. & Denton, M. H. 2006, JGR, 111, A07S08, doi:10.1029/2005JA011447
  5. Clauer, R., C., Cai, X., Welling, D., Dejong, A., & Henderson, M. G. 2006, JGR, 111, A04S90, doi:10.1029/2005JA011099
  6. Henderson, M. G. 2004, GRL, 31, L11804, doi:10.1029/2004GL019941
  7. Henderson, M. G., Reeves, G. D., Skoug, R. M., Thomsen, M. F., Denton, M. H., Mende, S. B., Immel, T. J., Brandt, P. C., & Singer, H. J. 2006, JGR, 111, A01S90, doi:10.1029/2005JA01111
  8. Gonzalez, W. D., Joselyn, J. A., Kamide, Y., Kroehl, H. W., Rostoker, G., Tsurutani, B. T., & Vasyliunas, V. M., 1994, JGR, 99, 5771 https://doi.org/10.1029/93JA02867
  9. Gonzalez, W. D. & Tsurutani, B. T. 1987, PSS, 35, 1101 https://doi.org/10.1016/0032-0633(87)90015-8
  10. Kamide, Y., Baumjohann, W., Daglis, I. A., Gonzalez, W. D., Grande, M., Joselyn, J. A., McPherron, R. L., Phillips, J. L., Reeves, G. D., Rostoker, G., Shamrma, A. S., Singer, H. J., Tsurutani, B. T., & Vasyliunas, V. M. 1998, JGR, 103, 17705
  11. Lee, D.-Y. & Lyons, L. R. 2004, JGR, 109, A04201, doi:10.1029/2003JA010076
  12. Lee, D.-Y., Lyons, L. R., & Yumoto, K. 2004, JGR, 109, A04202, doi:10.1029/2003JA010246
  13. McPherron, R. L., Russell, C. T., & Aubry, M, P. 1973, JGR, 78, 3131 https://doi.org/10.1029/JA078i016p03131
  14. Pulkkinen, T. L., Partamies, N., McPherron, R, L., Henderson, M., Reeves, G. D., Thomsen, M. F., & Singer, H. J. 2007, JGR, 112, A01205, doi:10.1029/2006JA012024
  15. Reeves, G. D., Henderson, M. G., Skoug, R. M., Thomsen, M. F., Borovsky, J. E., Funsten, H. 0., Brandt, P, C., Mitchell, D. J., Jahn, J. -M., Pollock, C. J., McComas, D. J., & Mende, S. B. 2004, in Disturbances in Geospace: The Storm-Substorm Relationship, vo1.142, eds. A. S. Sharma, D. N. Baker, M. Grande, Y. Kamide, G. S. Lakhina, R. M. McPherron, G. D. Reeves, G. Rostoker, R. Vondrak, & L. Zelenyi (Washington DC: AGU), p.89

Cited by

  1. Installation of Induced Current Measurement Systems in Substations and Analysis of GIC Data during Geomagnetic Storms vol.32, pp.4, 2015, https://doi.org/10.5140/JASS.2015.32.4.427