Техника часового прогноза

Введение

Геомагнитные бури и суббури - это природные явления, такие же как ураганы, наводнения и пр. Сильные бури вызывают перебои в радиокоммуникациях, вызывают торможение космических аппаратов на низких орбитах и т.д. Сильные суббури могут наводить помехи на радиосистемы и электрические сети в полярных районах.

Компонент межпланетного магнитного поля (ММП) север-юг (B_z) в системе координат GSM - это основной фактор, контролирующий геомагнитную активность. При южном направлении ММП магнитосфера Земли открыта для энергии потока солнечного ветра. Эта энергия накапливается в магнитосфере и затем сбрасывается во время бурь и суббурь.

Обычно геомагнитная активность оценивается по данным солнечного ветра с применением различных моделей геомагнитных индексов K_p, D_st, AE. В нашем методе мы оцениваем уровень геомагнитной активности напрямую по параметрам солнечного ветра (по величине так называемой функции связи).

Алгоритм

В качестве функции связи используется эпсилон-параметр (ε)  [Perreault and Akasofu, Geophys. J. R. Astr. Soc., 54, 547, 1978] . ε = 2•10⁷•V_i•B²•sin(θ/2)⁴ Ватт, где B - магнитное поле в нТл, V_i - скорость солнечного ветра в км/с, θ - часовой угол ММП в плоскости YZ. ε интегрируется по определенному интервалу времени для получения финальных значений энергии, попавшей в магнитосферу.

Магнитная буря начинается после 3 часов с B_z=-10 нТл [Gonsalez et al, JGR, 99, 5771-5792, 1994]. Соответствующая величина энергии около 10¹⁶ Дж. Типичная энергетика суббури - 10¹⁵ Дж. [Pulkkinen et al., JGR, 103, 15-28, 1998]. Малые суббури могут происходить при накоплении только  10¹⁴ Дж [Petrukovich et al,  JGR, 2000].

Мы выисляем три параметра: интеграл ε за 90 мин (E₉₀), за 180 мин (E₁₈₀) и интеграл за время с ε > 10¹⁰ Вт (E_ac). Сброс на E_ac = 0 происходит через 30 мин. E₉₀ параметр лучше описывает суббуревую активность, а E₁₈₀ and E_ac  - магнитные бури.

Прогнозы активности представлены на графиках цветными полосами.

Суббури:

Спокойно: E₉₀ < 10¹⁴ Дж.
Слабые суббури: E₉₀ = 10¹⁴ - 10¹⁵ Дж.
Сильные суббури: E₉₀ = 10¹⁵ - 5•10¹⁵ Дж.
Очень сильные суббури во время бури: E₉₀ > 5•10¹⁵ Дж.

Бури:

Спокойно: Все, что не попадает под категории описанные ниже.
Слабая буря: E₁₈₀ < 10¹⁶ Дж, но E_ac > 10¹⁶ Дж и E₉₀ > 2•10¹⁵ Дж.
Сильная буря: E₁₈₀ = 10¹⁶ - 10¹⁷ Дж.
Очень сильная буря: E₁₈₀ > 10¹⁷ Дж.

Прогноз D_st

Прогнз индекса D_st вычисляется с помощью формулы Burton et al. [JGR, 80, 4204-4214, 1975] с модификациями  Murayama [Rev. Geophys. Space Phys., 20, 623-629, 1982] и Feldstein et al. [Space Sci. Rev., 59, 83, 1992, Planet. Space Sci., 32, 975-984, 1984].