Improving the Electron Radiation Belt Nowcast and Forecast Using the SafeSpace Data Assimilation Modeling Pipeline - HAL Accéder directement au contenu
Article dans une revue Space Weather: The International Journal of Research and Applications Année : 2023

Improving the Electron Radiation Belt Nowcast and Forecast Using the SafeSpace Data Assimilation Modeling Pipeline

Amélioration de la restitution et de la prévision de la ceinture de radiation d'électrons à l'aide du pipeline de modélisation SafeSpace

Résumé

The H2020 SafeSpace project aims at the implementation of a space weather safety prototype, in particular to predict the deep charging hazard. The proposed service is built on a Sun‐to‐Earth chain of physical codes that propagates physical information and uncertainties in order to model the outer radiation belt dynamics. In this paper, we present the inner magnetosphere section of the SafeSpace pipeline that relies on solar wind driven and hourly updated models that describe the trapped electron environment (VLF waves, cold plasma and seed population densities), as well as the physical processes to which the trapped electrons are subjected to, such as radial diffusion and wave particle interactions. Then, this physical configuration is poured into the Salammbô‐EnKF model, a data assimilation radiation belt model which provides a global forecast of the densities across the radiation belts. We have compared the forecasting performance of this new modeling pipeline to a reference model during the St. Patrick's Day storm in 2015. We show that the new SafeSpace implementation shows closer results to the observations in addition to a better forecast within the prediction horizon.
Le projet H2020 SafeSpace vise la mise en œuvre d'un prototype de service de prévision pour la météorologie de l'espace. Le service proposé est construit sur une chaîne de codes physiques allant du Soleil à la terre qui propagent les paramètres physiques et leurs incertitudes afin de modéliser la dynamique de la ceinture de radiation externe. Dans cet article, nous présentons la partie du pipeline SafeSpace dédiée à la magnétosphère interne, s'appuyant sur des modèles qui décrivent l'environnement d'électrons piégés, ainsi que les processus physiques auxquels les électrons piégés sont soumis, tels que la diffusion radiale et les interactions ondes-particules. Ensuite, cette description physique est insérée dans le modèle Salammbô-EnKF, un modèle de ceinture de radiation qui fournit une prévision globale des densités électroniques dans les ceintures de radiation. Nous avons comparé les performances de prévision de ce nouveau pipeline de modélisation à un modèle de référence lors de l'orafe de la St-Patrick en mars 2015. Nous montrons que la nouvelle implémentation de SafeSpace montre des résultats plus proches des observations ainsi qu'une meilleure prévision pour un horizon de prédiction de 3 jours.
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hal-04194960, version 1 (04-09-2023)

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Citer

Antoine Brunet, Nourallah Dahmen, Christos Katsavrias, Ondrej Santolík, G. Bernoux, et al.. Improving the Electron Radiation Belt Nowcast and Forecast Using the SafeSpace Data Assimilation Modeling Pipeline. Space Weather: The International Journal of Research and Applications, 2023, 21 (8), pp.e2022SW003377. ⟨10.1029/2022sw003377⟩. ⟨hal-04194960⟩

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Dernière date de mise à jour le 26/06/2024
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