O. V. Kozyreva

ULF wave power index for space weather and geophysical applications: A review

A ULF wave index, characterizing the level of the geomagnetic field variability in the frequency range 2–7 mHz, has been suggested to the space physics and geophysical community. This global wave index is produced from all available arrays of magnetometers and isolated stations in the Northern hemisphere. A similar ULF wave index is calculated using magnetometer data from geostationary (GOES) and interplanetary (Wind, ACE) satellites. In this review we demonstrate that a wide range of space physics studies, such as the solar wind-ionosphere coupling, wave energy transport, substorm physics, relativistic electron energization, ring current formation, electrodynamics of the ionosphere and magnetosphere, search for electromagnetic precursors of earthquakes, etc., has benefited from the introduction of the provisional ULF wave index. Possible ways of the ULF index advancement and development are discussed. The permanently updating ULF-index database is freely available via the website ulf.gcras.ru for all interested researchers for further validation and statistical studies.

Correspondence between the ULF wave power spatial distribution and auroral oval boundaries

Аннотация. Пространственное распределение волновой активности диапазона Pс5 во время магнитных бурь сопоставляется с положением границ аврорального овала. Полярная и экваториальная границы аврорального овала определялись по данным УФ-наблюдений на спутнике IMAGE из базы данных Британской Антарктической Службы или по модели OVATION, где использовались данные спутников DMSP. Показано, что в начальную фазу бури основной пик спектральной мощности широкополосных Рс5-колебаний отображается внутрь аврорального овала. Во время восстановительной фазы, максимум спектральной мощности узкополосных Рс5-волн в утреннем и вечернем секторах находился внутри аврорального овала или вблизи его экваториальной границы. Этот экспериментальный результат подтверждает ранее обнаруженные эффекты: пространственно-временные вариации мощности Pс5-волн в утреннем/дополуденном секторе тесно связаны с динамикой аврорального электроджета и магнитосферных продольных токов. При этом квази-монохроматические Pс5-волны демонстрируют типичные резонансные особенности в широтной структуре амплитуды и фазы. Таким образом, положение аврорального овала или его экваториальной границы является предпочтительной широтой для возбуждения магнитосферного альвеновского резонатора. Этот эффект не учитывается современными теориями Рс5-волн, но он может быть значимым для построения более адекватных моделей.

Ground geomagnetic field and GIC response to March 17, 2015, storm

The St. Patrick’s Day geomagnetic storm on March 17, 2015, has been chosen by the space community for synergetic analysis to build a more comprehensive picture of the storm’s origin and evolution. This storm had an unusually long (~u200917xa0h) main phase. During this period, many substorm-like activations occurred. These activations resulted in bursts of geomagnetically induced currents (GICs) in power lines on the Kola peninsula. To examine the substorm activations in more detail, we apply various data processing techniques for the world-wide array of magnetometers: the virtual magnetograms, magnetic latitude–local time (MLT) snapshots, and magnetic keograms. These techniques are simple tools that are supplementary to more advanced facilities developed for the analysis of SuperDARN, IMAGE, and CARISMA arrays. We compare the global spatial localization and time evolution of the geomagnetic X-component disturbance and magnetic field variability measured by the Hilbert transform of time derivative dB/dt. The latitude-MLT mapping of these magnitudes shows that very often a region with highest magnetic variability does not overlap with a substorm “epicenter” but is shifted to its poleward or equatorward boundaries. Highest variability of the geomagnetic field, and consequently intense GICs, are caused by medium-scale fast varying structures. There is no one-to-one correspondence between substorm intensity and GIC magnitude.