Слайд 2
Задача исследования
В работе изучается возможность создания космической классификации
уединенных геоэффективных событий в солнечном ветре (СВ) и установления
причинно-следственной связи рассматриваемых околоземных возмущений с конкретным типом их источника на Солнце. В качестве таких источников, возмущающих спокойный СВ, рассматривались наиболее характерные проявления солнечной активности и их всевозможные сложные сочетания:
"вспышки" (sf)
(концентрация протонов n=109-1011 см-3, скорость V до 1500 км/с, модуль магнитного поля B до 2-3 тыс. Гс, температура T=104-106 К0).
корональные "дыры" (CH)
(n=3 см-3, V>400 км/с, B=5 нТл),
активизировавшиеся "волокна" (протуберанцы) (SDF)
(n=1011 см-3, V=5-10 км/с, B=5-10 Гс, T=104 К0),
корональные (гелиосферные) стриммеры (HCS)
(n=109 см-3, V=150-300 км/с, B=10 Гс, T=106 К0).
Предлагаемая методика космической нейросетевой классификации геоэффективных возмущений в СВ позволяет создавать новые стандарты для описания явлений космической погоды.
Слайд 3
Цель, метод и данные исследования
Классификация выполняется самообучающейся искусственной
нейронной сетью (ИНС) по типу слоя Кохонена, которая выполняет
интеллектуальное разделение входных образов:
концентрации СВ,
скорости СВ,
динамического давления СВ,
компонент ММП
на классы в интервалах рассматриваемых геомагнитных возмущений.
Анализировались 18 уединенных крупномасштабных событий 1979 года, каждое продолжительностью 72 часа. Использованы данные спутниковой системы OMNI.
1 численный эксперимент:
Классификация уединенных возмущений в СВ с учетом параметров N, V, Bz
2 численный эксперимент:
Классификация уединенных возмущений в СВ на основе NV2
3 численный эксперимент:
Классификация уединенных возмущений в СВ на основе параметров T, N, V, B
и T, N, V
Слайд 4
Определение типов солнечных источников ответственных за разного вида
геоэффективные возмущения в СВ, оценка качества созданной классификационной ИНС
технологии:
Первый способ – сопоставление полученных классов с результатами применения метода анализа данных по прямым солнечным наблюдениям. Данные для них взяты из Solar Geophysical Data, бюллетеней «Солнечные данные» и [King, 1983].
Второй способ – сопоставление с результатами полученными на основе статистической методики [Иванов, 1996] связанными с качественным анализом поведения профилей параметров СВ и ММП.
Слайд 5
Heliospheric Current Sheet (HCS)
Рис. 1. Гелиосферный токовый слой
опоясывает Солнце и является центральной частью гелиосферного плазменного слоя
представляющего из себя пояс корональных лучей (стримеров).
Рис. 2. Рентгеновский снимок Солнца в 1973 году. Во внутренней короне видна темная корональная «дыра».
Coronal Hole (CH)
Слайд 6
Solar Flare (Sf)
Рис. 3. Крупнейшая солнечная вспышка, зарегистрирванная
на SOHO 04.02.2001 (виден CME).
Рис. 4. Волокно. Часто связано
с солнечными вспышками, составлет часть вспышечного процесса.
Волокно (SDF)
Слайд 7
Идентификация потоков межпланетной плазмы на орбите Земли на
основе статистического анализа [Иванов, 1996].
Изолированные SDF-потоки длятся около двух
суток и состоят из головного уплотнения (собственно выброс) и последующего небольшого возрастания v и T (постэруптивное течение).
Потоки из двух источников (кроме sf-CH-потока) отличаются от SDF-потока более или менее резким подъемом T к максимуму на спаде n. Это область разогрева (взаимодействия) двух потоков.
Поток sf-CH выглядит, как типичная взрывная волна. Обычно он интерпретируется как изолированный sf-поток, распространяющийся в спокойном СВ. В предложенной классификации роль спокойного СВ играет поток из корональной дыры. Потоки sf-CH-HCS и sf-CH-SDF-HCS подобны sf-CH и также имеют форму взрывных волн и экстремальные nmax, vmax,Tmax.
Форма потоков от трех источников более сложная, что выражается в появлении двух максимумов в n, v и T, отождествляемых с волоконными выбросами, границами взаимодействия и ударными волнами.
Слайд 8
Рис.5. Средние вариации концентрации (n), скорости (v) и
температуры (T) протонов у Земли: a – в SDF;
b – в sf-CH-SDF, c – в CH-SDF, d – в sf-CH потоках.
Типичное поведение параметров потоков на основе статистического анализа
Слайд 9
Интенсивность событий определялась по амплитуде индекса Dst:
слабоинтенсивные
- события с 50
-100
интенсивные – события с -150
Качество разработанной в данном исследовании технологии определялась как процентное отношение количества событий доминирующего типа солнечного источника полученных по статистической методике или по методике прямых солнечных наблюдений, к общему числу событий в классе.
Выполнение численных классификационных экспериментов
Создана нейросетевая технология классификации уединенных крупномасштабных событий, зарегистрированных вблизи Земли. Для этого построена самообучающаяся искусственная нейронная сеть типа слоя Кохонена, выполняющая разделение на классы данных о возмущениях концентрации, скорости солнечного ветра и компонент межпланетного магнитного поля в интервалах рассматриваемых возмущений.
Слайд 10
Результаты 1 численного эксперимента N, V, Bz.
Табл. 1.
Результаты классификации уединенных крупномасштабных возмущений в солнечном ветре на
основе N, V, Bz.
Слайд 11
Табл. 2. Результаты классификации уединенных крупномасштабных возмущений в
солнечном ветре на основе P=NV2.
Результаты 2 численного эксперимента P=NV2
Слайд 12
Группа 1: интенсивные события
Рис. 6.
Рис. 7.
Группа
2.1: Малоинтенсивные события.
Слайд 13
Рис. 8.
Группа 2.2: Малоинтенсивные события.
Рис. 9.
Группа2.3:
Малоинтенсивные события.
Слайд 14
Табл. 3. Результаты классификации уединенных крупномасштабных возмущений в
солнечном ветре на основе T, N, V, B.
Результаты 3
численного эксперимента T, N, V, B.
Слайд 15
Обобщенные итоги численных экспериментов
Итогом работы специально созданной самообучающейся
классификационной ИНС типа слоя Кохонена стало разделение рассматриваемых уединенных
событий на следующие классы:
Статистическая методика:
Класс 1 (1.1): среднеинтенсивные потоки типа sf-CH;
Класс 2 (1.2):интенсивные потоки типа sf-CH;
Класс 3 (2.1): слабоинтенсивные потоки типа sf-CH;
Класс 4 (2.2): среднеинтенсивные и слабоинтенсивные потоки типа CH-SDF.
Класс SDF при классификации с помощью статистической методики отдельно не выделился в связи со слабой интенсивностью данного типа возмущающих потоков и был отнесен ИНС к доминирующему классу потоков CH-SDF.
Данные прямых солнечных наблюдений:
Класс 1: вспышки различной интенсивности;
Класс 2: интенсивные корональные дыры;
Класс 3: слабоинтенсивные волокна;
Класс 4: слабоинтенсивные корональные дыры.
