Solar active region (AR) 12192 of 2014 October hosts the largest sunspot group in 24 years. It is the most prolific flaring site of Cycle 24 so far, but surprisingly produced no coronal mass ejection (CME) from the core region during its disk passage. Here, we study the magnetic conditions that prevented eruption and the consequences that ensued. We find AR 12192 to be "big but mild"; its core region exhibits weaker non-potentiality, stronger overlying field, and smaller flare-related field changes compared to two other major flare-CME-productive ARs (11429 and 11158). These differences are present in the intensive-type indices (e.g., means) but generally not the extensive ones (e.g., totals). AR 12192's large amount of magnetic free energy does not translate into CME productivity. The unexpected behavior suggests that AR eruptiveness is limited by some relative measure of magnetic non-potentiality over the restriction of background field, and that confined flares may leave weaker photospheric and coronal imprints compared to their eruptive counterparts.

Abstract Combined with data assimilation methods, a three-dimensional magnetohydrodynamic (MHD) numerical model is an effective tool to explore the mechanism of space weather. As a driver of space weather, the dynamic development of stream interaction regions (SIRs) near the orbit of Mars is an area of active research. In this study, we use the interplanetary total variation diminishing (TVD) MHD model to simulate solar wind parameters and model SIRs near Mars from 2021 November 15 to 2021 December 31. In this model, the MHD equations are solved by the conservation TVD Lax–Friedrichs scheme in a rotating spherical coordinate system with six component meshes used on the spherical shell. Solar wind velocity, density, temperature, and magnetic field strength are given at the inner boundary due to the characteristic waves propagating outward. We compared modeled results with observations from Mars Atmospheric Volatile EvolutioN (MAVEN) and Tianwen-1 (China’s first Mars exploration mission). Statistical analysis shows that the simulated results can capture SIRs and are in good agreement with observations; moreover, the assimilated results based on the Kalman filter improve the accuracy of numerical prediction compared with simulated results. This paper is the first attempt to simulate SIR events combined with MAVEN and Tianwen-1 in situ observations. Our work demonstrates that using the MHD model with the Kalman filter to reconstruct solar wind parameters can help us study the characteristics of SIRs near Mars, improve the capabilities of space weather forecasting, and understand the background solar wind environment.

Abstract The magnetic orientation of coronal mass ejections (CMEs) is of great importance to understand their space weather effects. Although plenty of evidence suggests that CMEs can undergo significant rotation during the early phases of evolution in the solar corona, there are few reports that CMEs rotate in the interplanetary space. In this work, we use multispacecraft observations and a numerical simulation starting from the lower corona close to the solar surface to understand the CME event on 2021 December 4, with an emphatic investigation of its rotation. This event is observed as a partial halo CME from the back side of the Sun by coronagraphs and reaches the BepiColombo spacecraft and the Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN/Tianwen-1 as a magnetic flux-rope-like structure. The simulation discloses that in the solar corona the CME is approximately a translational motion, while the interplanetary propagation process evidences a gradual change of axis orientation of the CME’s flux-rope-like structure. It is also found that the downside and the right flank of the CME moves with the fast solar wind, and the upside does in the slow-speed stream. The different parts of the CME with different speeds generate the nonidentical displacements of its magnetic structure, resulting in the rotation of the CME in the interplanetary space. Furthermore, at the right flank of the CME exists a corotating interaction region, which makes the orientation of the CME alter and also deviates from its route due to the CME. These results provide new insight into interpreting CMEs’ dynamics and structures during their traveling through the heliosphere.