Регрессионное моделирование влияния типа солнечного ветра на геомагнитную активность Алексей Парновский ИКИ НАНУ и НКАУ Юрий Ермолаев ИКИ РАН ІКД

Постановка задачи В зависимости от типа солнечного ветра, физический сценарий его взаимодействия с магнитосферой Земли может различаться Существовавшие до настоящего времени модели предсказания космической погоды не принимали во внимание этот факт 2

Метод регрессионного моделирования Магнитосфера рассматривается как черный ящик с обратной связью, обладающий памятью о своих предыдущих состояниях Входами u k (t) черного ящика являются параметры ММП и солнечного ветра, а выходами y(t) – геомагнитные индексы Цель метода – построение моделей, связывающих входы и выходы черного ящика для последующего прогнозирования его выходов 3

Математическая модель Эти модели ищутся в виде уравнения частной регрессии: Коэффициенты определяются по МНК: Отбор регрессоров производится по критерию Фишера: 4

Описание данных Параметры ММП и СВ, а также геомагнитные индексы брались из базы данных OMNI2 Информация о типах СВ бралась из «Каталога крупномасштабных типов солнечного ветра» Использовалась выборка данных за период с 1976 по 2000 гг. включительно 5

Типы солнечного ветра Мы объединили 10 типов СВ, выделенных в «Каталоге крупномасштабных типов солнечного ветра» в 4 больших класса: 1.коротирующая область взаимодействия (CIR) 2.корональный выброс массы (ICME + MC) 3.область сжатия (SHEATH) 4.спокойный СВ (HCS + SLOW + FAST + IS + ISa + RARE) Мы выделили соответствующие этим классам 4 подвыборки CIR, CME, SHEATH и CALM 6

Результаты прогнозирования на 3 часа вперед 7 ИндексD ST aPaP МодельСКО, нТлPE, %r, %r 0, %СКО, нТлPE, %r, %r 0, % Тривиальная Авторегрессия Линейная Нелинейная Calm CIR CME Sheath

Пример физических следствий Относительное содержание α-частиц n α /n p незначимо в полной модели для D ST -индекса, но значимо в моделях для спокойного ветра и коротирующих областей взаимодействия. В тоже время, n α /n p значимо в полной модели для a P - индекса. Это различие можно объяснить формированием асимметричной области захвата α-частиц при сжатии магнитосферы. Действительно, на космических аппаратах CRRES и GOES-6 наблюдалось формирование гелиевого радиационного пояса в результате СЭЧ-события во время магнитной бури в марте 1991 года (Boscher et al. 2002). 8

Выводы Подтверждено различие сценариев развития геомагнитной бури при разных типах солнечного ветра Построены прогнозные модели для 4 типов СВ: спокойный, CIR, CME, Sheath Предложена феноменологическая модель влияния α-частиц на геомагнитные индексы, не противоречащая результатам наблюдений 9

Благодарности Авторы благодарят Space Physics Data Facility (SPDF) и National Space Science Data Center (NSSDC) за базу данных OMNI2, а также Kyoto WDC for Geomagnetism и GFZ, Potsdam за архив геомагнитных индексов Работа частично поддержана молодежным грантом НАН Украины 10-7/10 10

Спасибо за внимание!