Forskere udvikler en ny teknik til at forudsige geomagnetiske storme

Jordens magnetfelt strækker sig fra pol til pol og påvirkes stærkt af solvind fra solen. Denne "vind" er en strøm af ladede partikler, der konstant skubbes ud fra solens overflade. Lejlighedsvise pludselige lysglimt kendt som solblusser frigiver endnu flere partikler i vinden. Sommetider, blusserne efterfølges af koronale masseudstødninger, der sender plasma ud i rummet.

Den resulterende strøm af ladede partikler rejser millioner af miles fra solen til Jorden. Når de ankommer hertil, partiklerne ødelægger Jordens magnetfelt. Resultatet kan være smukt, men også ødelæggende:auroras og geomagnetiske storme. Stormene er alvorlige og forstyrrer en række vigtige teknologier, herunder GPS -signalering og satellitkommunikation. De kan også forårsage skader på overflade elektriske gitre. Solaktivitet ser tilfældig ud, gør det svært for os at forudsige disse storme.

I journalen Kaos , fra AIP Publishing, en gruppe efterforskere fra Europa, ledet af Reik Donner ved Potsdam Institute for Climate Impact Research i Tyskland, rapporterer en ny metode til analyse af magnetfeltdata, der kan give bedre kortsigtet prognose for geomagnetiske storme. Denne nye metode er afhængig af en teknik udviklet til systemer i en tilstand langt fra ligevægt. Jordens magnetfelt passer til dette paradigme, fordi feltet drives langt væk fra ligevægt af solvinden. Systemer, der er langt fra ligevægt, undergår ofte pludselige ændringer, såsom den pludselige overgang fra en hvilende tilstand til en storm.

Efterforskerne brugte timeværdier af forstyrrelsestormtiden, eller Dst, indeks. Dst -værdier giver den gennemsnitlige afvigelse af den vandrette komponent i Jordens magnetfelt fra dens normale værdi. Denne afvigelse opstår, når et stort udbrud af ladede partikler ankommer fra solen og svækker det felt, der genereres af Jorden. Dst -værdierne danner en enkelt strøm af tal kendt som en tidsserie. Tidsseriedataene kan derefter omformes til et 2-D eller 3-D-billede ved at plotte et datapunkt mod et andet på et bestemt tidsrum ind i fremtiden til prognoser.

Her, forfatterne lavede et diagram kendt som et gentagelsesplot ud fra de rekonstruerede data. Tilbagevendelsesplottet er en række prikker, der typisk fordeles ujævnt på tværs af grafen. Forfatterne brugte deres data til at se på et par geomagnetiske storme, der opstod i 2001 fra store solblusser et par dage før stormen.

De brugte en metode kendt som recurrence -kvantificeringsanalyse for at vise, at lange diagonale linjer i disse recurrence -plots indikerer mere forudsigelig geomagnetisk adfærd. Metoden rapporteret her er særligt velegnet til at skelne mellem forskellige typer af geomagnetiske feltudsving. Teknikken gør det muligt for forskere at karakterisere disse forskelle med en nøjagtighed, der ikke tidligere er opnået.