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Ring Current Electron Precipitation During the 17 March 2013 Geomagnetic Storm: Underlying Mechanisms and Their Effect on the Atmosphere

Grishina, Alina S. und Shprits, Yuri Y. und Drozdov, Alexander Y. und Sinnhuber, Miriam und Haenel, Florian und Wang, Dedong und Szabó-Roberts, Mátyás und Wissing, Jan Maik und Bender, Stefan (2024) Ring Current Electron Precipitation During the 17 March 2013 Geomagnetic Storm: Underlying Mechanisms and Their Effect on the Atmosphere. Advances in Space Research. Elsevier. doi: 10.1016/j.asr.2024.03.010. ISSN 0273-1177. (im Druck)

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9MB

Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S027311772400228X?via%3Dihub

Kurzfassung

Electron and ion fluxes at energies of approx. 10 keV - 1 MeV can change by orders of magnitude during geomagnetically active periods. This can lead to intensification of particle precipitation into the Earth's atmosphere. The process further affects atmospheric chemistry, which may impact weather and climate on the Earth's surface. In this study, we concentrate on ring current electrons, and investigate precipitation mechanisms using a numerical model based on the Fokker-Planck equation. We focus on a study of the main precipitation mechanisms, and their connection with atmospheric parameters. We investigate the 17 March 2013 storm using the convection-diffusion 4-Dimensional Versatile Electron Radiation Belt (VERB-4D) code, that allows us to quantify the impact of the storm on the electron ring current, and the resulting electron precipitation. We validate our results against observations from the Polar Operational Environmental Satellites (POES) mission, the low Earth orbiting meteorological satellites National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA-15,-16,-17,-18,-19), and Meteorological Operational Satellite MetOp-02, as well as the Van Allen Probes, and produce a data set of precipitating fluxes that covers an energy range from 10 keV to 1 MeV. We calculate the altitude-dependent atmospheric ionization rates, a prerequisite for atmospheric models to estimate effects of geomagnetically active periods on chemical and physical variability of the atmosphere at high latitudes. Atmospheric ionization rates are validated against Atmospheric Ionization during Substorm (AIMOS 2.1-Aisstorm) and Special Sensor Ultraviolet Spectrographic Imagers (SSUSI) values, and show good agreement at high geomagnetic latitudes during the storm time.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/203178/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Ring Current Electron Precipitation During the 17 March 2013 Geomagnetic Storm: Underlying Mechanisms and Their Effect on the Atmosphere
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Grishina, Alina S.alinag (at) gfz-potsdam.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Shprits, Yuri Y.Department of Space Physics and Space Weather, GFZ German Research Centre for Geosciences, Potsdam, Germany. Albert-Einstein-Str 42-46, 14473 Potsdam, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Drozdov, Alexander Y.Department of Earth, Planetary and Space Sciences, University of California, Los Angeles, Los Angeles, CA, USA. 595 Charles E Young Dr E, Los Angeles, CA 90095, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sinnhuber, MiriamKarlsruhe Institute of Technology (KIT), Karlsruhe, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Haenel, FlorianKarlsruhe Institute of Technology (KIT), Karlsruhe, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wang, Dedongdedong (at) gfz-potsdam.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Szabó-Roberts, Mátyásmatszabo (at) gfz-potsdam.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wissing, Jan Maikjan.wissing (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bender, StefanInstituto de Astrofísica de Andalucía, CSIC, Granada, Spain. Gta. de la Astronomía, s/n, 18008 Granada, SpainNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:8 März 2024
Erschienen in:Advances in Space Research
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1016/j.asr.2024.03.010
Verlag:Elsevier
ISSN:0273-1177
Status:im Druck
Stichwörter:Electron precipitation Ring current Ionization rates Satellite observations Geomagnetic storms
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Solar-Terrestrische Physik SO
Standort: Neustrelitz
Institute & Einrichtungen:Institut für Solar-Terrestrische Physik
Institut für Solar-Terrestrische Physik > Weltraumwettereinfluß
Hinterlegt von: Wissing, Jan Maik
Hinterlegt am:16 Sep 2024 22:26
Letzte Änderung:16 Sep 2024 22:26

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