Получение показателей масштабирования из данных наземных наблюдений полярных сияний: модельные тесты и приложения к реальным данным Б.В. Козелов И.В. Головчанская.

Презентация:



Advertisements
Похожие презентации
Лекция 4. ЭЛЕКТРОННАЯ ОПТИКА. Аналогия световой и электронной оптики. Электронная оптика параксиальных пучков. Движение заряженных частиц в аксиально-
Advertisements

ИКИ, ТОПОЛОГИЯ ВЫСОКОШИРОТНОЙ МАГНИТОСФЕРЫ И ФОРМИРОВАНИЕ ЛОКАЛЬНЫХ ЛОВУШЕК ДЛЯ ЭНЕРГИЧНЫХ ЧАСТИЦ Е.Е.Антонова 1,2, И.М.Мягкова1, М.О. Рязанцева.
Искажение магнитного поля при повышении давления во внутренних областях магнитосферы Земли. В.В. Вовченко 1, Е.Е. Антонова 2,1 1 ИКИ РАН, Москва 2 НИИЯФ.
МЕТОД НАИМЕНЬШИХ КВАДРАТОВ. СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА.
Гирорезонансное излучение электронов с немаксвелловскими распределениями в солнечной короне Кузнецов А.А. 1, Флейшман Г.Д. 2, Максимов В.П. 1, Капустин.
Неустойчивость Кельвина-Гельмгольца цилиндрического потока Буринская Т.M., Шевелёв M.M. Институт космических исследований ИКИ – 2011.
Карельский К. В. Петросян А. С.Славин А. Г. Численное моделирование течений вращающейся мелкой воды Карельский К. В. Петросян А. С. Славин А. Г. Институт.
Морфологические методы анализа изображений Пытьев Юрий Петрович Чуличков Алексей Иванович МГУ имени М.В.Ломоносова, Физический факультет Кафедра компьютерных.
Модели поверхностей в ГИС Географические информационные системы Тверской государственный университет. Кафедра картографии и геоэкологии.
Структура поперечных токов в высокоширотной магнитосфере И.П. Кирпичев 1, Е.Е.Антонова 2,1, К.Г. Орлова 2 1 ИКИ РАН 2 НИИЯФ МГУ ИКИ РАН,
О.В. Мингалёв 1, И.В. Мингалёв 1, Х.В. Малова 2,3, Л.М. Зеленый 3 Влияние анизотропии источников плазмы на структуру тонкого токового слоя в хвосте магнитосферы.
Задание B1 ТРЕБОВАНИЯ: Анализировать реальные числовые данные; осуществлять практические расчеты по формулам, пользоваться оценкой и прикидкой при практических.
АНАЛИЗ ДАННЫХ НА КОМПЬЮТЕРЕ. Регрессионный анализ.
Летуновский С.В. Димитровград Целью работы является разработка новых методов оценки долговременных вариаций случайных процессов, представленных.
РАСПРОСТРАНЕНИЕ СВЕТОВЫХ ИМПУЛЬСОВ В ОДНОМЕРНЫХ ФОТОННЫХ КРИСТАЛЛАХ Дадашзадех гаргари Нушин БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УДК Минск 2012.
Численные методы в оптике кафедра ПиКО Моделирование формирования изображения при когерентном освещении.
Учебники и учебные пособия Открытый банк задач Система диагностических и тренировочных работ Методика подготовки обучающихся к выполнению заданий части.
Б.В. Сомов, А.В. Орешина Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга Московского Государственного Университета им. М.В. Ломоносова НАГРЕВ.
Тема 7 «Вывод канонического уравнения эллипса» Кафедра математики и моделирования Старший преподаватель Г.В. Аверкова Курс «Высшая математика» Исследование.
Функция y=log a x, ее свойства и график. Определение логарифмической функции Функцию, заданную формулой y=log a x называют логарифмической функцией с.
Транксрипт:

Получение показателей масштабирования из данных наземных наблюдений полярных сияний: модельные тесты и приложения к реальным данным Б.В. Козелов И.В. Головчанская Полярный геофизический институт КНЦ РАН, Апатиты

Содержание n Статистическое самоподобие авроральных структур - отражение свойств м.-и. плазмы n Искажение авроральных структур при наземных наблюдениях n Численная модель n Сравнение методов вычисления параметров n Коррекция параметров в «симметричном» случае n «Несимметричный» случай n Примеры приложения к реальным данным

Геометрические искажения поперечных к магнитному полю структур при наземных оптических наблюдениях, справа - из [DeMairan, 1754]. Рассмотрен интересный с практической точки зрения случай наблюдения полярных сияний вблизи магнитного зенита. Статистическое самоподобие (= масштабная инвариантность) - характерное свойство плазмы.

Численная модель Пространственное распределение интенсивности высыпаний авроральных электронов Энергетическое распределение в высыпающемся потоке частиц Объемное распределение аврорального свечения Изображение – аналог наблюдения наземной оптической камерой Оценки параметров самоподобия

Пространственное распределение интенсивности высыпаний - фрактальная броуновская поверхность H=0.25 H=0.75 Для обычного броуновского движения направления отклонения равновероятны, параметр Херста H=0.5.

а – сплошная линия – Максвелловское распределение со средней энергией 10 кэВ, пунктир – распределение, спадающее ~ E -2 ; б – соответствующие высотные распределения аврорального свечения. Энергетическое распределение в высыпающемся потоке частиц

Пример анализа изображений (сверху) методом логарифмических диаграмм (снизу). Слева направо: неискаженная броуновская поверхность с H=0.3; искаженное изображения при узком высотном профиле свечения; искаженное изображения при высотном профиле свечения в виде лучей. На диаграммах: j - октава (логарифм пространственного масштаба на изображении в пикселах), y j – логарифм средней вариации коэффициентов вейвлет-разложения на октаве j. без искажений «узкий» профиль «лучи»

без искажений«лучи» Пример анализа изображений с H=0.3

Оценки параметров самоподобия для искаженный изображений в зависимости от параметров неискаженных изображений: а – метод логарифмических диаграмм с использованием вейвлет разложения; б – метод ренормализации; в – параметр масштабирования стандартного отклонения. Крестики (квадраты) соответствуют искажениям при узком (широком) высотном профиле свечения. В каждой группе – 20 реализаций фрактальной Броуновской поверхности. Сравнение методов вычисления параметров

Восстановленные значения параметра Херста. Величины со штрихами – из искаженных изображений, без штрихов – из неискаженных изображений. Пунктирные линии - теоретические зависимости. H' H Подробности см. в статье: B. V. Kozelov and I. V. Golovchanskaya, Deriving of aurora scaling parameters from ground-based imaging observations: numerical tests. J. Geophys. Res., 2009JA014484, Коррекция параметров в «симметричном» случае

Причина различия методов Восстановленные значения параметра Херста в зависимости от степени использованных вейвлетов Добеши. Пунктирные линии - для изображений без искажений. Использование вейвлетов Добеши первого порядка в методе логарифмических диаграмм дает заниженные значения, так же, как и два других метода. Т.е., причина различия - в использованной мультиразрешающей функции.

«Несимметричный» случай Параметр ´, полученный методом логарифмических диаграмм из 1D сечений неизотропнойслучайной поверхности (H x = 1.3 и H y = 0.3), как функция угла сечения с осью X. H x = 1.3 => ´(0) = 2.6 H y = 0.3 => ´(90) = 1.6

Примеры приложения к реальным данным Цифровая камера AVT Guppy F-044B (SONY EXview HAD 1/2CCD ICX429ALL), кадр 376x288, экспозиция 1 c. Поле зрения ~60 O. Зависимость параметра ´ от угла сечения, в полярных координатах.

Дополнительные проблемы Звезды -> приходится исключать 2 наименьших масштаба. Формула H' H неприменима в «несимметричном» случае -> необходимо более детальное рассмотрение Высыпания с «разрывами» -> необходимо дополнительное моделирование

Спасибо за внимание!