Диссертация (1149666), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Здесь такая необходимость отсутствует, и оценки точности метода приводятся сиспользованием статистики за все дни. Отметим также, что представленная в главе 3.5 процедура сглаживания позволяет корректировать спорные значения, что повышает вероятность верногоопределения полярности даже для направлений ММП, отличающихся от паркеровской спирали.4.2 Оценка точности методаДля того чтобы оценить точность метода, сравнивались знаки восстановленной полярностии полярности медпланетного магнитного поля по спутниковым данным, полученной как знакразности (BY − BX ) в GSEQ системе координат. Точность рассчитывалась как отношение числадней с совпадением этих полярностей к общему числу дней. В таблице 4.2 сначала приводятсярезультаты отдельно для разных компонент геомагнитного поля для положительной и отрицательной полярностей.
Отметим, что оценки точности приведены для нескорректированныхPi , поскольку эта процедура применяется после суммирования по результатам всех компонент.Сравнение производилось, начиная с 1965-го года, когда спутниковые наблюдения ММП сталирегулярными. В последнем столбце указан последний год, когда доступны геомагнитные данныедля соответствующей станции. Для трёх станций, по которым восстанавливалась полярность до1868-го года — Хельсинки (NUR*), Санкт-Петербург (LNN*) и Екатеринбург (SVD*), также приведены оценки метода при использовании IHV (1d) индекса как меры геомагнитной активности.Для станций, лежащих выше 70o , точность восстановленной полярности для всех компонентпревосходит 70%.
Для самой высокоширотной станции Туле (THL) точность метода ожидаемобольше при использовании данных вертикальной Z компоненты геомагнитного поля. На станцииВосток (VOS), находящейся примерно на той же широте, но в южном полушарии, результатынесколько хуже, что, вероятно, вызвано большими пробелами в данных. Ещё для одной южнойстанции Мирный (MIR), предположительно находящейся непосредственно под DPY токовой системой, наилучшие результаты, соответственно, получаются в горизонтальной H компоненте.Отметим, что в виду закрытия станции, оценка получена за гораздо более короткий период.Так как от года к году точность метода несколько варьируется, это уменьшает достоверностьполученной оценки. Для станции Годхавн (GDH), результаты восстановления приблизительноодинаковы во всех компонентах. Поэтому кажется странным то, что для восстановления полярности по данным этой станции Свальгард [9, 11] предлагал использовать только горизонтальнуюкомпоненту поля.65Таблица 4.2: Совпадения знака PiH,D,Z и полярности ММП, %СтанцияTHLVOSMIRGDHSODSITLERNURNUR*LNNLNN*ESKSVDSVD*WITNGKCNBANNPiH > 0PiH < 077.2 ± 4.4 77.5 ± 6.175.7 ± 4.9 77.6 ± 5.982.1 ± 5.8 77.5 ± 7.573.6 ± 7.3 76.0 ± 5.164.5 ± 5.6 63.4 ± 5.565.5 ± 5.3 66.0 ± 6.368.6 ± 5.4 65.5 ± 5.6PiD > 0PiD < 078.6 ± 4.6 77.9 ± 6.276.2 ± 5.2 76.2 ± 5.079.3 ± 4.1 76.0 ± 6.273.6 ± 5.3 76.6 ± 6.669.9 ± 4.5 69.0 ± 5.369.3 ± 6.0 71.4 ± 7.272.6 ± 6.4 71.8 ± 6.467.3 ± 5.2 66.6 ± 6.271.5 ± 7.1 73.1 ± 6.368.1 ± 5.0 66.4 ± 5.572.5 ± 7.4 73.0 ± 5.367.6 ± 4.8 65.4 ± 7.067.4 ± 5.4 66.0 ± 5.869.6 ± 5.0 68.0 ± 6.769.0 ± 4.8 65.3 ± 4.368.3 ± 3.1 66.4 ± 4.571.4 ± 3.8 69.5 ± 5.066.1 ± 5.3 65.7 ± 6.167.0 ± 6.0 69.7 ± 6.765.5 ± 5.8 65.6 ± 6.971.7 ± 6.2 72.5 ± 6.573.3 ± 6.6 73.3 ± 5.072.2 ± 7.0 72.3 ± 6.277.3 ± 4.3 71.4 ± 6.076.6 ± 5.0 72.4 ± 5.174.1 ± 5.9 74.1 ± 5.071.2 ± 7.8 75.4 ± 5.872.3 ± 7.9 66.7 ± 8.063.8 ± 7.4 67.9 ± 6.1PiZ > 0PiZ < 081.2 ± 4.3 81.2 ± 6.477.6 ± 5.6 77.5 ± 6.070.7 ± 5.7 69.5 ± 5.272.7 ± 5.1 75.4 ± 5.464.9 ± 5.7 64.5 ± 5.564.5 ± 4.2 64.1 ± 5.167.8 ± 6.0 67.7 ± 5.41965–2010201019852006200920102009−−2008−−1988−2010−1980−2009−−−−−−−−−2008−1988−1980−1984−200462.4 ± 4.3 46.9 ± 5.41992Станции, расположенные ниже 70o г.м.ш.
и, по всей видимости, в большей степени чувствительные к изменениям в кольцевом токе, демонстрируют примерно одинаковую точность.Для результатов, полученных по данным горизонтальной компоненты, она составляет в среднем66–68%. Вариации склонения дают более хорошие результаты — ∼72-74% успешных опреде-лений. Для большинства среднеширотных станций мы не приводим результаты точности длявертикальной компоненты поля. Данные этих станций использовались для реконструкции секторной структуры в основном в конце 19-го и в начале 20-го веков. В это время измеренияZ компоненты геомагнитного поля велись с помощью магнитометра Ллойда, который не отличался стабильностью показаний.
Поэтому на многих станиях его не использовали. Там же, гдевертикальная компонента поля измерялась, наблюдения содержат много ошибок и сбоев.В конце таблицы 4.2 для примера мы приводим точность результатов метода при использованием данных экваториальной станции Аннамалайнагар (ANN). Видно, что несмотря на максимальное удаление станции от DPY токовой системы, её данные позволяют восстанавливатьполярность ММП с успешностью порядка 65% точных определений в H и D компонентах.Результаты значительно хуже в вертикальной компоненте — положительная полярность воспроизводима в 62% дней, а отрицательная только в 47%. Как следует из нашего предположения обисточнике геомагнитного эффекта BY компоненты ММП на средних широтах, это вызвано тем,66что кольцевой ток ниже 60o практически не оказывает влияния на Z компоненту геомагнитногополя в экваториальных широтах.100HH+−DD+−ZZ+−All+All−95Success, %90858075706510012H34H+5D−6 7MonthZ+−8Z9Z+−10 11 12All+All−95Success, %9085807570123456 7Month8910 11 12Рисунок 4.3: Точность восстановления полярности для разных компонент (цветом) и разнойполярности (пунктир/сплошная кривая) в зависимости от месяца на станции Туле (верхнийграфик) и Восток (нижний график).Для того, чтобы увидеть как точность метода меняется в течение года, оценки были получены отдельно для каждого месяца.
На рис. 4.3 показаны результаты для станций Туле и Восток. Спомощью этих графиков мы демонстрируем, как качество результатов зависит от амплитуды геомагнитного эффекта, вызываемого BY компонентой ММП. Туле — станция северного полушарияи наибольшие амплитуды эффекта достигаются летом, так же, как и наилучшие результаты восстановления ∼90%. На Востоке наблюдается обратная ситуация.
В южном полушарии местное67лето приходится на начало и конец года. Соответствующим образом распределяются и значенияточности результатов. То есть, для среднеширотных станций, где эффект максимален в периодыравноденствия, мы вправе ожидать хорошую точность в весенние и осенние месяцы.HH+D−+D−AllAll910 11 12+−85Success, %80757065601234H5H+6 7MonthD−+8D−AllAll910 11 12+−85Success, %8075706560123456 7Month8Рисунок 4.4: Точность восстановления полярности для разных компонент (цветом) и разнойполярности (пунктир/сплошная кривая в зависимости от месяца на станции Нурмиярви(верхний график) и Высокая Дубрава (нижний график).Зелёным цветом на рис.
4.3 показана точность метода для суммы полярностей, полученныхпри использовании разных геомагнитных компонент. На графике она отмечена как All. Несмотряна отдельные провалы в некоторых компонентах, точность суммарной восстановленной полярности максимальна для каждого месяца. Это достигается благодаря взаимоуничтожению противоположных Pi , и наоборот, увеличению при совпадении знаков. Отметим также, что значения68точности восстановления отрицательной и положительной полярностей в течение всего годадержатся на близких уровнях.
На графиках они изображены пунктиром и сплошной линиямисоответственно. Этот результат говорит об отсутствии в нашей методике, по крайней мере дляполярных станций, тенденции к преимущественному определению какой-то одной полярности.На рис. 4.4 приведены аналогичные графики для среднеширотных станций Нурмиярви(Хельсинки) и Высокая Дубрава (Екатеринбург).
Эти станции, а также обсерватория в СанктПетербурге используются для восстановления полярности во второй половине 19-го века. Как ив таблице 4.2, видим, что вариации склонения дают более качественные и стабильные в течениегода результаты. Отметим, что суммирование значений полярности, полученных по вариациямH и D компонент, в приведённых примерах не всегда ведёт к улучшению результата.
Схожаяситуация наблюдается и для других среднеширотных станций. На основе данных графиков помесячной точности метода, было установлено, в какие месяцы лучше не использовать значенияполярности, восстановленные по той или иной геомагнитной компоненте. В приведённых примерах для Нурмиярви точность снижается с добавлением значений PiH (полярность, полученнаяпо вариациям H компоненты поля) в июле и августе, а для Высокой Дубравы — значительноеухудшения для PiH наблюдается с июня по август.
Соответственно, в указанные месяцы полярность в доспутниковый период определяется только по данным склонения. Данные, которые витоге не использовались для подсчёта полярности ММП: H компонента — Соданкила (2–9 месяцы), Ситка (1,2,8–10,12), Лервик (8), Хельсинки (7–8), Санкт-Петербург (7–9), Эскдалемур (7),Екатеринбург (6–8), Туланги (6–7), Потсдам (1–3,6–12); Z компонента — Соданкила (1–6), Ситка(2,4,6–10,12), Лервик (2–5).Для перечисленных станций наилучшие результаты восстановления получаются по вариациям склонения. Вариации поля в горизонтальной компоненте не используются для реконструкцииполярности преимущественно в середине года. В этот период геомагнитный эффект BY компоненты ММП минимален (это хорошо видно на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
