Валентин, скажите, а почему директива proxy_ignore_client_abort не поможет ? Как я понял, она служит для того, чтобы гарантировать, что nginx не будет разрывать соединение с проксируемым сервером, если клиент по какой-то причине разорвал соединение с nginx. Почему она не помогает ? (и кстати да, при включении создается ощущение, что она никак вообще не влияет на процесс).

Я proxy_store не использовал, но она, вроде, позволяет сохранять ответ от прокс. сервера в файле (или если файл получили, то сохранять файл) в кэше.

НО тут есть 2 момент,
проксируемый сервер выдает картинки (которые он получает от других серверов, делает некоторые манипуляции),
и картинка под одним и тем же именем может представлять разные изображения,
поэтому, видимо, proxy_store использовать нельзя.