Автоматизированный метод вычисления DST-индекса на основе вейвлет-модели вариаций геомагнитного поля
Автор: Мандрикова Оксана Викторовна, Степаненко Александр Александрович
Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics
Рубрика: Численные методы и анализ данных
Статья в выпуске: 5 т.44, 2020 года.
Бесплатный доступ
Предложен метод вычисления индекса геомагнитной активности Dst , основанный на вейвлет-модели вариаций геомагнитного поля. Метод позволяет в автоматическом режиме получать значения Dst -индекса с 1-минутным разрешением. Апробация метода выполнена на данных приэкваториальных станций [1]. В работе описан алгоритм выполнения расчетов и приведены результаты оценок. Выполнено сравнение результатов расчета с классическим подходом и с методом, используемым в Мировом центре данных Киото. Показано, что предлагаемый метод позволяет в оперативном режиме получать значения Dst -индекса с допустимой погрешностью.
Анализ данных, вейвлет-преобразование, dst-индекс, геомагнитная активность
Короткий адрес: https://sciup.org/140250052
IDR: 140250052 | DOI: 10.18287/2412-6179-CO-709
Список литературы Автоматизированный метод вычисления DST-индекса на основе вейвлет-модели вариаций геомагнитного поля
- International real-time magnetic observatory network intermagnet [Электронный ресурс]. - URL: http://intermagnet.org/ (дата обращения 12.10.2019).
- World data center for geomagnetism, Kyoto [Электронный ресурс]. - URL: http://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/ (дата обращения 11.10.2019).
- Zaitsev, A.N. Sudden variations in the solar wind ion flux and their signature in the geomagnetic field disturbances / A.N. Zaitsev, P.A. Dalin // Geomagnetism and Aeronomy. - 2002. - Vol. 42, Issue 6. - P. 717-724.
- Russel, C.T. Cusp observations of high- and low-latitude reconnection for northward IMF: An alternate view / C.T. Russel, G. Le, S.M. Petrinec // Journal of Geophysical Research: Space Physics. - 2000. - Vol. 105. - P. 5489-5495.
- McPherron, R. Magnetospheric dynamics / R. McPherron, M.G. Kivelson, C.T. Russell. - Cambridge: Cambridge University Press, 1995. - 400 p.
- Mandrikova, O.V. Method for determining the geomagnetic activity index based on wavelet packets / O.V. Mandrikova, S.E. Smirnov, I.S. Solovjev // Geomagnetism and Aeronomy. - 2012. - Vol. 52. - P. 111-120. -
- DOI: 10.1134/S0016793211060107
- Mandrikova, O.V. New wavelet-based approach intended for the analysis of subtle features of complex natural signals / O.V. Mandrikova, I.S. Solovjev, V.V. Geppener, D.M. Klionskiy // Pattern Recognition and Image Analysis. - 2011. - Vol. 21 - P. 300-303 -
- DOI: 10.1134/S1054661811020726
- Мандрикова, О.В. Автоматический способ оценки состояния геомагнитного поля / О.В. Мандрикова, Е.А. Жижикина // Компьютерная оптика. - 2015. - Т. 39, № 3. - С. 420-428. -
- DOI: 10.18287/0134-2452-2015-39-3-420-428
- Sugiura, M. Hourly values of equatorial Dst for the IGY / M. Sugiura // Annals of the International Geophysical Year. - 1964. - Vol. 35. - P. 9-45.
- Вариации магнитного поля Земли. База цифровых данных магнитных обсерваторий России за период 1984-2000 гг. на CD-ROM [Электронный ресурс] / А.С. Амиантов, А.Н. Зайцев, В.И. Одинцов, В.Г. Петров - 2001. - 44 с. - URL: http://wdcb.ru/stp/data/geo_min.val/Variational_Measurements/Database_Earth_Magnetic_Field_Variations/Variations_of_the%20Earth_Magnetic_Field_Database.pdf (дата обращения 29.04.2020).
- Reeves, G.D. Acceleration and loss of relativistic electrons during geomagnetic storms / G.D. Reeves, K.L. McAdams, R.H.W. Friedel, T.P. O'Brien // Geophysical Research Letters. - 2003. - Vol. 30, Issue 10. - 1529. -
- DOI: 10.1029/2002GL016513
- Sugiura, M. Equatoria Dst index: 1957-1986 / M. Sugiura, T. Kamei, A. Berthelier, M. Menvielle // IAGA Bulletin. - 1991. - Vol. 40. - P. 6-14.
- Sugiura, M. Provisional hourly values of equatorial Dst for 1961, 1962, and 1963. NASA Technical Note D-4047 / M. Sugiura, S. Hendricks. - Washington: National Aeronautics and Space Administration, 1967. - 45 p.
- Karinen, A. New reconstruction of the Dst index for 1932-2002 / A. Karinen, K. Mursula // Annales Geophysicae. - 2005. - Vol. 23. - P. 475-485. -
- DOI: 10.5194/angeo-23-475-2005
- Mandrikova, O.V. Analysis of the Earth's magnetic field variations on the basis of a wavelet-based approach / O.V. Mandrikova, I.S. Solovjev, V. Geppener, R. Taha Al-Kasasbehd, D. Klionskiy // Digital Signal Processing. - 2013. - Vol. 23. - P. 329-339. -
- DOI: 10.1016/j.dsp.2012.08.007
- Мандрикова, О.В. Вейвлет-анализ данных магнитного поля земли / О.В. Мандрикова, В.В. Богданов, И.С. Соловьев // Геомагнетизм и Аэрономия. - 2013. - Т. 53, № 2. - С. 282-288. -
- DOI: 10.7868/S0016794013020107
- Mandrikova, O.V. Multiscale variation model and activity level estimation algorithm of the Earth's magnetic field based on wavelet packets / O.V. Mandrikova, I.S. Solovyev, S.Y. Khomutov, V.V. Geppener, D.M. Klionskiy, M.I. Bogachev // Annales Geophysicae. - 2018. - Vol. 36. - P. 1207-1225. -
- DOI: 10.5194/angeo-36-1207-2018
- Mallat, S.G. A wavelet tour of signal processing / S.G. Mallat. - Burlington: Academic Press, 2009. - 805 p.
- Holschneider, M. Wavelets: An analysis tool / M. Holschneider. - Oxford: Oxford University Press, 1995. - 440 p.
- Спицин, В.Г. Распознавание символов на основе вейвлет-преобразования, метода главных компонент и нейронных сетей / В.Г. Спицын, Ю.А. Болотова, Н.Х. Фан, Т.Ч. Буй // Компьютерная оптика. - 2016. - Т. 40, № 2. - С. 249-257. -
- DOI: 10.18287/2412-6179-2016-40-2-249-257
- Фетисова, Н.В. Алгоритм выделения интенсивных аномальных изменений во временном ходе параметров ионосферы / Н.В. Фетисова // Компьютерная оптика. - 2019. - Т. 43, № 6. - С. 1064-1071. -
- DOI: 10.18287/2412-6179-2019-43-6-1064-1071
- Kunagu, P. Wavelet characterization of external magnetic sources as observed by CHAMP satellite: evidence for unmodeled signals in geomagnetic field models / P. Kunagu, G. Balasis, V. Lesur, E. Chandrasekhar, C. Papadimitriou // Geophysical Journal International. - 2013. - Vol. 192. - P. 946-950. -
- DOI: 10.1093/gji/ggs093
- Hafez, A.G. Clear P-wave arrival of weak events and automatic onset determination using wavelet filter banks / A.G. Hafez, T.A. Khan, T. Kohda // Digital Signal Processing. - 2010. - Vol. 20. - P. 715-723.
- Jach, A. Wavelet-based index of magnetic storm activity / A. Jach, P. Kokoszka, J. Sojka, L.J. Zhu // Journal of Geophysical Research: Space Physics. - 2006. - Vol. 111, Issue A9. - P. 1-11. - 10.1029/2006ja 011635.
- DOI: 10.1029/2006ja011635
- Balasis, G. Magnetospheric ULF wave studies in the frame ofSwarm mission: a time-frequency analysis tool for automated detection of pulsations in magnetic and electric field observations / G. Balasis, I.A. Daglis, C. Papadimitriou, M. Georgiou, R. Haagmans // Earth, Planets and Space. - 2013. - Vol. 65. - P. 1385-1798.
- Balasis, G. Magnetospheric ULF wave power features in the topside ionosphere revealed observations by Swarm observations / G. Balasis, I.A. Daglis, C. Papadimitriou, V. Pilipenko // Geophysical Research Letters. - 2015. - Vol. 42. - P. 6922-6930.
- Zaourar, N. Wavelet-based multiscale analysis of geomagnetic disturbance / N. Zaourar, M. Hamoudi, M. Mandea, G. Balasis, M. Holschneider // Earth, Planets and Space. - 2013. - Vol. 65. - P. 1525-1540. -
- DOI: 10.5047/eps.2013.05.001
- Xu, Z. An assessment study of the wavelet-based index of magnetic storm activity (WISA) and its comprasion to the Dst index / Z. Xu, L. Zhu, J. Sojka, P. Kokoszka, A. Jach // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. - 2008. - Vol. 70. - P. 1579-1588.
- Chui, C.K. An introduction to wavelets / C.K. Chui. - San Diego: Academic Press, 1992. - 366 p.
- Mandrikova, O.V. Methods of analysis of geomagnetic field variations and cosmic ray data / O.V. Mandrikova, I.S. Solovev, T.L. Zalyaev // Earth, Planet and Space. - 2014. - Vol. 66. - P. 1-17. -
- DOI: 10.1186/s40623-014-0148-0
- Bartels, J. The three-hour-range index measuring geomagnetic activity / J. Bartels, N.H. Heck, H.F. Johnson // Terrestrial Magnetism and Atmospheric Electricity. - 1939. - Vol. 44. - P. 411-454. -
- DOI: 10.1029/TE044i004p00411
- Теоретические основы статистической радиотехники / Б.Р. Левин. - Изд. 3-е, перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1989. - 653 с.
- Mandrikova, O.V. Method of analysis of cosmic ray data based on neural networks of LVQ / O.V. Mandrikova, V.V. Geppener, B.S. Mandrikova // Journal of Physics: Conference Series. - 2019. - Vol. 23. - P. 329-339. -
- DOI: 10.1088/1742-6596/1368/5/0520
Статья научная
