Геофизические исследования: статья

ОБЗОР ПРИМЕНЕНИЯ МЕРЫ АНОМАЛЬНОСТИ ДЛЯ ОЦЕНКИ ГЕОМАГНИТНОЙ АКТИВНОСТИ
А.А. ОЩЕНКО1
Р.В. СИДОРОВ1
А.А. СОЛОВЬЕВ1,2
Е.Н. СОЛОВЬЕВА1,2
1 Геофизический центр РАН
2 Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН
Журнал: Геофизические исследования
Том: 21
Номер: 4
Год: 2020
Страницы: 51-69
УДК: 550.385, 550.386.6
DOI: 10.21455/gr2020.4-4
Полный текст статьи
Ключевые слова: земной магнетизм, магнитная активность, индексы магнитной активности
Аннотация: Исследованы возможности применения меры аномальности (МА) в задачах определения периодов повышенной и пониженной геомагнитной активности, а также зависимости средних значений МА от геомагнитной широты во время разных фаз магнитных бурь. Анализ проводился по пяти бурям, относящимся к завершающему этапу 24-го солнечного цикла и зарегистрированным в период 2015-2018 гг. Использовались данные восьми магнитных обсерваторий, расположенных между 40 и 60° с.ш. и 29 и 158° в.д. В целом, средние значения МА не зависят от широты для каждой бури, поскольку алгоритм учитывает региональный режим магнитных вариаций и дает нормализованную оценку. На начальной фазе бури наблюдается незначительное уменьшение средних значений МА с увеличением геомагнитной широты, что обусловлено ослаблением влияния экваториального кольцевого тока. На фазе восстановления средние значения МА, наоборот, слегка возрастают с широтой из-за бóльшего вклада электроджетов полярной ионосферы, возникающих на заключительной стадии бури при приближении к авроральной зоне. Мера аномальности позволяет также распознавать сигнал внезапного начала бури. Показаны преимущества МА по сравнению с традиционной техникой на основе планетарного K
Список литературы: Гвишиани А.Д., Агаян С.М., Богоутдинов Ш.Р. Определение аномалий на временных рядах методами нечеткого распознавания // Докл. Академии наук. 2008. Т. 421, № 1. С.101-105.

Гвишиани А.Д., Агаян С.М., Богоутдинов Ш.Р., Злотники Ж., Боннин Ж. Математические методы геоинформатики. III. Нечеткие сравнения и распознавание аномалий на временных рядах // Кибернетика и системный анализ. 2008. Т. 44, № 3. С.3-18.

Гвишиани А.Д., Лукьянова Р.Ю. Исследование геомагнитного поля и проблемы точности бурения наклонно-направленных скважин в Арктическом регионе // Горный журнал. 2015. № 10. С.94-99. doi: http://dx.doi.org/10.17580/gzh.2015.10.17

Гвишиани А.Д., Лукьянова Р.Ю. Оценка влияния геомагнитных возмущений на траекторию наклонно-направленного бурения глубоких скважин в Арктическом регионе // Физика Земли. 2018. № 4. С.19-30. DOI: 10.1134/S0002333718040051

Гвишиани А.Д., Соловьёв А.А., Сидоров Р.В., Краснопёров Р.И., Груднев А.А., Кудин Д.В., Карапетян Д.К., Симонян А.О. Успехи организации геомагнитного мониторинга в России и ближнем зарубежье // Вестник ОНЗ РАН. 2018. № 10. NZ4001. doi: 10.2205/2018NZ000357

Петров В.Г. Индексы геомагнитной активности и их роль и исследовании солнечно-земных связей // Астрономия-2018. 2018. С.186-189. doi: 10.31361/eaas.2018-2.047

Соловьев А.А., Смирнов А.Г. Оценка точности современных моделей главного магнитного поля Земли с использованием ДМА-методов распознавания пониженной геомагнитной активности по данным геомагнитных обсерваторий // Физика Земли. 2018. № 6. С.72-86. doi: 10.1134/S0002333718060108

Agayan S., Bogoutdinov S., Soloviev A., Sidorov R. The study of time series using the DMA methods and geophysical applications // Data Science Journal. 2016. V. 15. P.1-21. doi: http://dx.doi.org/10.5334/dsj-2016-016

Anad F., Amory-Mazaudier C., Hamoudi M., Bourouis S., Abtout A., Yizengaw E. Sq solar variation at Medea Observatory (Algeria), from 2008 to 2011 // Adv. Space Res. 2016. V. 58, N 9. P.1682-1695. https://doi.org/10.1016/j.asr.2016.06.029

Bartels J., Heck N.H., Johnson H.F. The three-hour-range index measuring geomagnetic activity // Terrestrial Magnetism and Atmospheric Electricity. 1939. V. 44, N. 4. P.411-454.

Bello O.R., Rabiu A.B., Yumoto K., Yizengaw E. Mean solar quiet daily variations in the earth’s magnetic field along East African longitudes // Adv. Space Res. 2014. V. 54, N 3. P.283-289. https://doi.org/10.1016/j.asr.2013.11.058, ISSN 0273-1177.

Chambodut A., Marchaudon A., Lathuillère C., Menvielle M., Foucault E. New hemispheric geomagnetic indices with 15 min time resolution // Journal of Geophysical Research: Space Physics. 2015. V. 120, N 11. P.9943-9958. doi: 10.1002/2015JA021479.

Della-Rose D.J., Sojka J.J., Zhu L. Resolving geomagnetic disturbances using “K-like” geomagnetic indices with variable time intervals // Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics. 1999. V. 61, N 15. P.1179-1194.

Elemo E., Rabiu A. Magnetospheric and ionospheric sources of geomagnetic field variations // Open Access Library Journal. 2014. V. 1, N 9. P.1-8. https://doi.org/10.4236/oalib.1101035

Geomagnetic data recorded at Geomagnetic Observatory Klimovskaya (IAGA code: KLI). ESDB repository // Geophysical Center of the Russian Academy of Sciences. 2015. doi: 10.2205/kli2011

Geomagnetic data recorded at Geomagnetic Observatory Saint Petersburg (IAGA code: SPG). ESDB repository // Geophysical Center of the Russian Academy of Sciences. 2016. doi: 10.2205/SPG2012

Gonzalez W.D., Joselyn J.A., Kamide Y., Kroehl H.W., Rostoker G., Tsurutani B.T., Vasyliunas V. M. What is a Geomagnetic Storm? // Journal of Geophysical Research: Space Physics. 1994. V. 99, N A4. P.5771-5792.

Gvishiani A.D., Lukianova R., Soloviev A., Khokhlov A. Survey of Geomagnetic Observations Made in the Northern Sector of Russia and New Methods for Analysing Them // Surveys in Geophysics. 2014. V. 35, N 5. P.1123-1154. doi: 10.1007/s10712-014-9297-8

Gvishiani A., Soloviev A., Krasnoperov R., Lukianova R. Automated hardware and software system for monitoring the Earth’s magnetic environment // Data Sci. J. 2016a. V. 15. 18 р. https:// doi.org/10.5334/dsj

Gvishiani A., Sidorov R., Lukianova R., Soloviev A. Geomagnetic activity during St. Patrick’s Day storm inferred from global and local indicators // Russ. J. Earth Sci. 2016b. V. 16, N 6. 8 р. ES6007. https://doi.org/10.2205/2016ES000593

Iyemori T., Araki T., Kamei T., Takeda M. Mid-latitude geomagnetic indices “ASY” and “SYM” for 1999 (provisional) // WDC for Geomagnetism, Kyoto, Japan. 2000. 10 р.

Lincoln J.V. Geomagnetic indices // Physics of Geomagnetic Phenomena. 1967. V. 1. P.67-100.

Loewe C.A., Prölss G.W. Classification and mean behavior of magnetic storms // Journal of Geophysical Research: Space Physics. 1997. V. 102, N A7. P.14209-14213. doi: 10.1029/96JA04020

Love J.J., Chulliat A. An international network of magnetic observatories // Eos. Transactions AGU. 2013. V. 94, N 42. P.373-384. doi: 10.1002/2013EO420001

Mandrikova O.V., Solovyev I.S., Geppener V.V., Klionskiy D.M., Al-Kasasbeh R.T. Analysis of the Earth’s magnetic field variations on the basis of a wavelet-based approach // Digital Signal Processing. 2013. V. 23, N 1. P.329-339. doi: 10.1016/j.dsp.2012.08.007

Mandrikova O.V., Solovev I.S., Zalyaev T.L. Methods of analysis of geomagnetic field variations and cosmic ray data // Earth, Planets and Space. 2014. V. 66, N 1. 148 р. doi: 10.1186/s40623-014-0148-0

Mayaud P.N. Derivation, meaning and use of geomagnetic indices // Geophysical Monograph Series. 1980. V. 22. 154 р.

Menvielle M. About the derivation of geomagnetic indices from digital data // fmi. 1990. Р.117-126.

Menvielle M., Berthelier A. The K-derived planetary indices: description and availability // Reviews of Geophysics. 1991. V. 29, N 3. P.415-432.

Owolabi T.P., Rabiu A.B., Olayanju G.M., Bolaji O.S. Seasonal variation of worldwide solar quiet of the horizontal magnetic field intensity // Applied Physics Research. 2014. V. 6, N 2. Р.82-94. https://doi.org/10.5539/apr.v6n2p82

Rangarajan G.K. Indices of geomagnetic activity // Geomagnetism. 1989. V. 3. P.323-384.

Shepherd S.G. Altitude-adjusted corrected geomagnetic coordinates: Definition and functional approximations // Journal of Geophysical Research: Space Physics. 2014. V. 119, N 9. P.7501-7521. doi: 10.1002/2014JA020264

Siebert M., Meyer J. Geomagnetic Activity Indices // The Upper Atmosphere. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, 1996. P.887-911.

Soloviev A., Agayan S., Bogoutdinov Sh. Estimation of geomagnetic activity using measure of anomalousness // Annals of Geophysics. 2016. V. 59, N 6. G0653. doi: 10.4401/ag-7116

Soloviev A., Bogoutdinov S., Gvishiani A., Kulchinskiy R., Zlotnicki J. Mathematical Tools for Geomagnetic Data Monitoring and the INTERMAGNET Russian Segment // Data Science Journal. 2013. V. 12. P.WDS114-WDS119. doi: 10.2481/dsj.WDS-019

Soloviev A., Dobrovolsky M., Kudin D., Sidorov R. Minute values of X, Y, Z components and total intensity F of the Earth's magnetic field from Geomagnetic Observatory Klimovskaya (IAGA code: KLI) // ESDB repository. Geophysical Center of the Russian Academy of Sciences. 2015. doi: 10.2205/kli2011min

Soloviev A., Dobrovolsky M., Kudin D., Sidorov R. Minute values of X, Y, Z components and total intensity F of the Earth's magnetic field from Geomagnetic Observatory Saint Petersburg (IAGA code: SPG) // ESDB repository. Geophysical Center of the Russian Academy of Sciences. 2016а. doi: 10.2205/SPG2012min

Soloviev A., Kopytenko Yu., Kotikov A., Kudin D., Sidorov R. 2015 definitive data from geomagnetic observatory Saint Petersburg (IAGA code: SPG): minute values of X, Y, Z components and total intensity F of the Earth's magnetic field // ESDB repository. Geophysical Center of the Russian Academy of Sciences. 2016b. http://doi.org/10.2205/SPG2015min-def

Soloviev A., Kopytenko Yu., Kotikov A., Kudin D., Sidorov R. 2016 definitive data from geomagnetic observatory Saint Petersburg (IAGA code: SPG): minute values of X, Y, Z components and total intensity F of the Earth's magnetic field // ESDB repository. Geophysical Center of the Russian Academy of Sciences. 2017. https://doi.org/10.2205/SPG2016min-def

Soloviev A., Smirnov A., Gvishiani A., Karapetyan J., Simonyan A. Quantification of Sq parameters in 2008 based on geomagnetic observatory data // Advances in Space Research. 2019. V. 64, Is. 11. P.2305-2320. https://doi.org/10.1016/j.asr.2019.08.038

Stankov S., Stegen K., Warnant R. K-type geomagnetic index nowcast with data quality control // Annals of Geophysics. 2011. V. 54, N 3. P.285-295. DOI: 10.4401/ag-4655

Takeda M. Contribution of wind, conductivity, and geomagnetic main field to the variation in the geomagnetic Sq field // Journal of Geophysical Research: Space Physics. 2013. V. 118, N 7. P.4516-4522. https://doi.org/10.1002/jgra.50386

Vichare G., Bhaskar A., Ramesh D.S. Are the equatorial electrojet and the Sq coupled systems? Transfer entropy approach // Advances in Space Research. 2016. V. 57, N 9. P.1859-1870. https://doi.org/10.1016/j.asr.2016.01.020