243 / 320
241
Разработан алгоритм и методика прогнозирования МНЧ ионосферы и
критической частоты слоя F2 на интервал 0,5-3 часа с использованием
индекса глобальной геомагнитной возмущенности Dst и ключевых
параметров околоземного космического пространства. В качестве таких
параметров были привлечены данные о скорости (V), температуре (T) и
концентрации (N) солнечного ветра, величине вертикальной компоненты и
модуля межпланетного магнитного поля (Bz и |B|) и данные о наличии
быстрых частиц различных энергий (Particles). Все они, в том числе
данные
по
индексу
Dst,
были
взяты
по
адресу
[ http://spidr.hgdc.noaa.gov/spidr].
В ходе численных экспериментов по восстановлению профиля
частот МНЧ и f
0
F2 было установлено, что эффективность прогноза резко
повышается, если в обучающем массиве данных, кроме предыстории
развития процесса (f), еще присутствует его первая производная (df/dt).
Этот результат согласуется со всеми предыдущими работами.
Для выяснения вопроса о дополнительном входном параметре была
проведена серия численных экспериментов с нейросетями.
В каждом эксперименте ИНС типа Элмана применяется
для выполнения прогноза на интервалы от 0,5 до 3 часов через каждые
30 минут. Причем для прогноза на 0,5-1,5 часа использовалась сеть типа 1
(по 10 нейронов в каждом скрытом слое), а для прогноза на 2-3 часа
использовалась сеть типа 2 (по 2 нейрона в каждом скрытом слое). К двум
уже имеющимся входным параметрам (f и df/dt) поочередно добавлялись
Dst, Bz и комбинация N, V, T и вычислялись эффективность
прогнозирования PE и корреляция R между реальными значениями частот
и спрогнозированными сетью.
При изучении динамики R и PE для каждого случая дополнительно
исследовалась их динамика для «наивного» прогноза частот (простого
сдвига на указанные интервалы прогнозирования). Для всех вариантов
прогноза оказалось, что сеть показывает результаты выше на 5-35%.
В качестве примера на рисунке 7.20 приведены параллельные участки
прогнозируемой и реальной последовательности критических частот
за четверо суток из тестового интервала.
Вопросы причинно-следственных связей в механизмах изменения
критической частоты слоя F2 субавроральной ионосферы под действием
ключевых солнечно-магнитосферных параметров [
Barkhatova et al., 2008;
Бархатова и др., 2009
] представляют важную физическую задачу. При ее