Техника расширенного прогноза

Прогноз максимальной амплитуды геомагнитной бури (отрицательного максимума Dst) за несколько часов до наступления максимума (красная линия), а также прогноз Dst индекса на 2-4 часа (синие точки) выполняются в реальном времени с использованием часовых усредненных наблюдений солнечного ветра. Алгоритм предсказания максимальной амплитуды основан на связи параметров солнечного ветра в начале развития геомагнитной бури с силой бури в точке насыщения (установившегося решения дифференциального уравнения эволюции Dst индекса, введенного Бартоном и др., 1975).  

Если зафиксирован резкий скачок параметров солнечного ветра, то прогнозируется внезапно развивающаяся сильная буря (Dst<-100), для которой характерно быстрое насыщение. В этом случае в начале развития геомагнитной бури выполняется прогноз нижней и верхней границ максимума Dst (красная линия). Оценка нижней границы прогнозируемой силы бури является точкой насыщения бури и соответствует максимуму Dst. Верхняя граница прогнозируемого максимума оценивается на основе выбора промежуточной точки между состоянием в текущий момент времени и точкой насыщения на траектории насыщения бури.  

Постепенно развивающиеся геомагнитные бури характеризуются более продолжительным интервалом насыщения и в процессе своего развития обычно не достигают точки насыщения. Для данного типа бурь Dst индекс достигает своего максимума в промежуточной точке на траектории насыщения, которая рассматривается как прогноз силы бури (красная линия).  

Оценка возможного максимума бури сохраняется некоторое время и после реального прохождения максимума до выработки признака окончания бури. Это необходимо для правильного прогноза возможной сдвоенной бури.

Вероятность ложного предсказания сильной бури (Dst<-100) не превышает 0,03 (на статистике 10 лет). С вероятностью 0.96 ошибка прогноза границ максимума Dst не превышает 25%. Время заблаговременного предупреждения о силе бури составляет в среднем 5-6 часов и варьируется от 1 до 22 часов. Вероятность ложного предсказания бури с  -100<Dst>-50  не превышает 0,01. С вероятностью 0.9 ошибка прогноза границ максимума Dst не превышает 25%.

На основе дифференциального уравнения эволюции Dst выполняется также прогноз Dst индекса в среднем на 2-3 часа в зависимости от характера развития бури, а в фазе восстановления бури, для которой характеренно относительно монотонное изменение динамики Dst в среднем на 3-4 часа.  

Значения Dst, Киото за последние 24 часа показаны на графике синей кривой. Голубая кривая демонстрирует восстановленное значение Dst по солнечному ветру за последние 24 часа. Каждые шесть часов для восстановление Dst используется значение Dst из Киото если оно доступно.  

В случае пропусков данных солнечного ветра вместо отсутсвующих параметров солнечного ветра используются их значения за предыдущий час. При пропусках данных Dst, Киото вместо пропущенного значения Dst используется или восстановленное значение Dst или Dst индекс за предыдущий час. Правила замены Dst индекса приведены детально в описании к архиву. В этом случае степень доверия прогнозу падает. Данная ситуация отображается на графике вертикальной красной линией в момент пропуска. Часовые усредненные наблюдения Bz (nT, GSM) за последние 24 часа показаны на графике зеленой линией. Черная линия отображает часовые усредненные наблюдения скорости плазмы солнечного ветра (км/с) за последние 24 часа. Данные солнечного ветра и межпланетного магнитного поля сдвинуты во времени вперед на величину, равную времени распространения от точки либрации до Земли. 

 

Статья: Podladchikova,T. V., and A. A. Petrukovich (2012), 
Extended geomagnetic storm forecast ahead of available solar wind measurements
Space Weather, 10, S07001, doi:10.1029/2012SW000786.