Космические аппараты (КА) на низкой околоземной орбите испытывают значительное влияние атмосферного сопротивления. Основными факторами, влияющими на вариации плотности нейтрального газа, являются солнечное УФ-излучение и геомагнитная активность. Во время магнитных бурь плотность и состав термосферы претерпевают резкие изменения вследствие джоулева нагрева из-за диссипации ионосферных электрических токов, передачи импульса при усилении конвекции ионосферной плазмы, высыпания энергичных частиц, изменения состава ионов и нейтралов. При этом эффекты могут существенно отличаться от события к событию.
Группировка спутников SWARM состоит из трех идентичных КА, которые обращаются вокруг Земли по низкой околополярной орбите. Два КА летят на высоте ~450 км параллельно друг другу на долготном расстоянии 1°–1.5°, наклонение орбиты 87.4°. Третий КА летит в другой меридиональной плоскости на высоте ~500 км, наклонение 87.8°. За сутки КА делают 14-15 оборотов вокруг Земли. Постепенно смещаясь по долготе, орбиты покрывают все сектора местного времени. В число бортовых измерительных приборов входят векторный и скалярный магнитометры, ленгмюровский зонд и GPS-приемники. Сигналы GPS используются для высокоточного определения орбиты (POD, Precise Orbit Determination). Плотность термосферы рассчитывается через определение негравитационных ускорений на основе данных POD. 30-секундные значения плотности (пространственное разрешение около 200 км) вдоль орбиты каждого КА SWARM являются продуктом уровня 2 и представлены на официальном веб-сайте ESA.
Период работы SWARM пришелся на вторую половину 24-го солнечного цикла, минимум и начало следующего цикла. За это время произошло шесть относительно крупных магнитных бурь, когда среднесуточные значения Dst достигали −100 нТл: 17 марта и 23 июня 2015 г., 8 сентября 2017 г., 26 августа 2018 г., 24 марта и 24 апреля 2023 г. Для каждой бури построены диаграммы в координатах географическая широта – мировое время, приблизительно центрированное на минимум Dst, которые показывают эволюцию нейтральной плотности, на двух высотах орбит. Увеличение плотности на 200-300% относительно предбуревого фонового уровня наблюдается во всем вертикальном диапазоне. КА, который летит выше, дает ожидаемо меньшие значения из-за экспоненциального уменьшения плотности с высотой. Шкала высот при этом несколько увеличивается с ростом солнечной активности. Разность плотностей, измеряемых выше- и нижелетящим КА, меняется в солнечном цикле примерно три раза: от 0.4∙10-12 до 1∙10-12 кг/м3. Структуры, обнаруживаемые на высотах 450 км, не обязательно могут простираться вверх до 500 км. Размывание подобия более характерно для бурь при высокой солнечной активности. Во время геомагнитного возмущения между полюсами и низкими широтами существуют чередующиеся области повышения плотности и депрессии, которые имеют вид стоячей волны. Аномалии проявляются в виде квазигоризонтальных полосчатых структур, простирающихся от полюса к низким широтам. Анализ наблюдений SWARM позволяет оценить возможную величину деградации орбит КА при сильных бурях.