A Föld mágneses mezője online

A Föld mágneses mezője online

Alexey Gvishiani, Professzor, az Orosz Tudományos Akadémia akadémikusa, az Orosz Tudományos Akadémia Geofizikai Központjának igazgatója
Anatolij Solovyov, Az orosz Tudományos Akadémia megfelelő helyettes tagja, az Orosz Tudományos Akadémia Geofizikai Központjának igazgatóhelyettese
"Kommerszant Tudomány" №2, 2016. november

Klimovskaya a Arkhangelsk régió egyik 13 geomagnetikus megfigyelőközpont egyike, amely az orosz hálózatot mágneses megfigyelések. Fotó: Roman Krasnoperov

A földi és térbeli globális megfigyelő rendszerek fejlesztése, valamint a geofizikai paraméterek nagy gyakoriságú regisztrálását lehetővé tevő korszerű berendezések bevezetése a földtudományokban rögzített adatok mennyiségének példátlan növekedéséhez vezetett. A geofizikai adatok hatékony továbbítása, tárolása és feldolgozása megfelelő módszereket és algoritmusokat igényel. Az Orosz Tudományos Akadémia Geofizikai Központjában hardver- és szoftverösszetételt fejlesztettek ki, amely automatizálja a magnetogramok gyűjtését és feldolgozását az orosz megfigyelőktől.

A "nagy adatokkal" kapcsolatos legújabb fejlemények és a nagyméretű adatokkal való együttműködés megoldhatja a nagyméretű geofizikai mérések hatékony feldolgozásának problémáját. A rendszerelemzés és a mesterséges intelligencia modern módszerei lehetővé teszik a különféle jellegű szélsőséges jelenségek automatizált többszintű felismerésének megvalósítását.A földi és a műholdas adatok átfogó elemzése lehetővé teszi a Föld mágneses mezőjének elemeinek gyors és pontos modellezését, ami alapvető fontosságú számos alapvető és gyakorlati probléma megoldásához.

A Föld mágneses mezőjének forrása a folyadékmagban (a forgás tengelye függőleges és középen) (adott Tudományos amerikai)

A Föld felszínén és a Föld közelségében rögzített geomágneses mező belső és külső részekre osztható. A Föld belső mágneses mezőjének forrásai a mélységében előforduló folyamatok (1a. Ábra). A belső mező lassan változik – több tucat és több száz évig (világi változatok). A külső mezőt a Föld magnetoszférájában és az ionoszférában lévő elektromos áramok komplex és rendkívül változó térbeli szerkezete alkotja, amelyek a Nap befolyása alatt alakulnak (1b. Ábra).

A napszél és a Föld magnetoszférája (nem ábrázolva) (feltéve, hogy van University of waikato)

A geomagnetikus aktivitást a külső mágneses tér viszonylag rövid időtartamú változatai képezik, a naptevékenység miatt. A mágneses és ionosfehér áramok hatását a Földön megfigyeljük a mágneses tér paramétereinek eltérései formájában – másodpercekről tíz óraig terjedő időskálákra.A szélsőséges amplitúdó fokozott geomágneses aktivitása és geomagnetikus változatai veszélyessé tehetik a technológiai rendszereket (áramvezetékek, csővezetékek, műholdak stb.). Ezért a valós idejű geomágneses monitorozás nagyon fontos a technológiai biztonság biztosításához. A belső térben bekövetkező változások hosszú távú megfigyelései szintén fontosak az evolúció okainak megértéséhez.

A geomagnetikus aktivitás operatív elemzésének eredményei a Magadan Obszervatórium adatainak példáján, 2015. december 20-án mágneses vihar alatt. A mágneses vihar hirtelen fellépésének pillanatát jelölik fekete nyíl (amelyet a GC RAS ​​nyújt). menetrend – a mágneses mező vízszintes elemének kezdeti magnetogramja. továbbmásodik diagram (alatt) mutatja a geomágneses zavarok becsült óránkénti amplitúdóit. Harmadik táblázat jellemzi a terepi anomália mérését, amely a fuzzy matematika alapelveire épül. továbbnegyedik diagram egy óránkénti becslést ad a mágneses mező változási sebességéről. továbbalsó diagram A geomagnetikus aktivitás K-indexének működési számításának eredményei láthatók.A felsorolt ​​geomágneses tevékenység indikátorainak grafikonjai pirosan jelentősen kóros értékeket, lila – abnormális értékek zöld – enyhén abnormális értékek éskék – háttér értékek

INTERMAGNET

Az orosz mágneses megfigyelőközpont felszerelését nemzetközi szabványoknak megfelelően frissítik.

A geomagnetikus mező paramétereinek folyamatos mérését a világ minden táján végzik. A modern mágneses megfigyelőközpontok olyan csúcstechnológiájú objektumok, amelyek hosszú ideig működnek és rendkívül pontos, on-line rögzítést biztosítanak a mágneses mezőnek, lehetővé téve a világi és rövid periódusbeli változatok meghatározását. A legmagasabb minőségi szabványt nyújtó mágneses megfigyelések legfejlettebb hálózata a nemzetközi INTERMAGNET (INTERMAGNET) hálózat. Nemzetközi Valós Mágneses Megfigyelő Hálózat). Körülbelül 140 megfigyelőközpontot foglal magában.

Az elmúlt években jelentős előrehaladást értek el a földi mágneses megfigyelések fejlesztésében Oroszországban. Az FGBUN "Geofizikai Központja (RAS)" (GC RAS) támogatásával – az egyik legjelentősebb tudományos kutatóintézet, amely ezen a területen végez kutatást – a megfigyelőközpontok modernizációjára törekedtek, hogy megfeleljenek a nemzetközi szabványoknak.Az eredmény különösen a Szentpétervári Megfigyelőközpont hivatalos beillesztése az INTERMAGNET hálózatba 2016 júniusában. Az Arkhangelsk régióban a GC RAS ​​részvételével új klimovszkajai megfigyelőközpontot indítottak. Ábrán. A 2. ábra a mágneses megfigyelések orosz hálózatának térképét mutatja. A 13 megfigyelőközpontból származó adatok, amelyek közül 9 az INTERMAGNET-ben szerepel, a GC RAS-ban továbbítják a Geomagnetikus adatok Analitikai Központjához.

Ezek előzetesek, véglegesek és kvázi döntők.

Az INTERMAGNET megfigyelőközpontok által továbbított működési magnetogramok állapota előzetes adatok. Lehet, hogy ember okozta interferenciát és kihagyásokat tartalmaz, azonban a felhasználók számára minimális késéssel érhetők el. Azok a mágnesogramok, amelyeken összetett és időigényes eljárás zajlik le az interferencia korrekciója és tisztítása miatt végleges adatok. Egy adott megfigyelőközpontra vonatkozó végleges adatok egy évre történő elkészítése többnyire kézi, és akár két évig is eltarthat. A megtisztított adatok előkészítésének felgyorsítása érdekében néhány évvel ezelőtt újfajta magnetogrammokat vezettek be: kvázi-végleges adatok. A jellemzők szerint közel állnak a döntőhöz, de előkészítésük sokkal kevesebb időt vesz igénybe. A kvázi végső adatokat közvetlenül a mágneses megfigyelő állomásokon generálják. Előkészítését szakemberek végzik, elsősorban kézzel.

Az orosz AIC integrálja és automatizálja

A RAS GC-jén kifejlesztett hardver-szoftverkomplexum automatizálja és felgyorsítja az orosz megfigyelőktől származó magnetogrammák operatív gyűjtését, valamint kvázi-végleges és végleges adatokat készít. Ez lehetséges modern algoritmusok használatával, beleértve a mesterséges intelligencia elemeit is. A műveletek többsége kvázi-valós időben valósul meg, ami lehetővé teszi a pontos előrejelzések készítéséhez szükséges mágneses tevékenység gyors felmérését. A kifejlesztett AIC az első olyan rendszer, amely a kvázi-végleges magnetogramok elkészítését végzi, valamint az extrém geomágneses jelenségek automatikus felismerését és több kritériumainak osztályozását. Az ilyen intelligens rendszerek bevezetése minõségben különbözteti meg az orosz megfigyelõi hálózatot a világszinttel összehasonlítva.Valójában számos INTERMAGNET megfigyelőközpontban és most már magnetogrammokat elemeznek manuálisan, ami lényeges késleltetést (legfeljebb két évig) eredményez a végső adatok készítésében.

A fejlett AIC másik fontos előnye a különböző forrásokból származó geomagnetikus adatok kombinálása. A földi megfigyelőkkel együtt a mágneses mérésekre vonatkozó globális lefedettséget alacsony pályamenti műholdok biztosítják. Jelenlegi műholdas konstelláció raj, a Föld mágneses mezőinek tanulmányait 2013 novemberében indították el a Plesetsk kozmodromból az orosz rakéta-hordozó rakéta segítségével. A küldetés raj az Európai Űrügynökség által kidolgozott három azonos eszköz (3. A misszió fő célkitűzései a mágneses mező jellemzőinek mérése a földmag, a köpeny, a litoszféra, az óceánok, az ionoszféra és a magnetoszféra folyamatainak tanulmányozására.

Beillesztés a fejlett apk adatokba raj innovatív eszközként szolgál a földi és a műholdas adatok koordinált feldolgozásához és közös elemzéséhez, jelentősen bővítve alkalmazási területét.

Az AIC az INTERMAGNET hálózat oroszországi szegmensének geomágneses adatelemző központja. A komplexum a geofizikai folyamatok és az adatbányászat nyomon követése terén elért legfrissebb eredményeken alapul. Az AIC modult alapul, rugalmasságot és nagy lehetőségeket kínál a funkcionalitás bővítésére. Az AIC létrehozásához használt technológiai megközelítések megkönnyítik a replikációt, szabványosított megoldássá alakítva.

Az AIC fő funkciói:

  • az induló földi és műholdas mágneses mérések automatikus feltöltése és rendszerezése;
  • automatizált szűrési megfigyelő adatok a mesterséges interferenciából és ellenőrzésükből;
  • a szélsőséges geomagnetikus jelenségekről szóló adatok felismerése, besorolása és kódolása;
  • modellszámítások online.

Az AIC működési rendjét az 1. ábrán mutatjuk be. 4.

Hardver-szoftverkomplexum a magnetogramgyűjtéshez és az adatok előkészítéséhez

Az eredeti és feldolgozott megfigyelő magnetogramok, a műholdak adatai, az elemzési eredmények és a modellszámítások a DBMS által kezelt egyetlen relációs adatbázisban tárolódnak.Ez nagyobb rugalmasságot nyújt a lekérdezések kialakításában, és kényelmes és rugalmas interaktív hozzáférést biztosít az adatbázisban tárolt összes adatcsoporthoz. Ezt a megközelítést először alkalmazzák, és nincs analógja külföldi központokban.

A kifejlesztett rendszer széles képessége van a geomágneses adatok vizualizálásához, beleértve a korszerű vetítőberendezést gömb alakú képernyővel.

A Föld mágneses mezőjének modellszámításainak eredményes megjelenítése gömb alakú képernyőn. Fotó: Geofizikai Központ RAS

A rendszer alapját képező koncepció megfelel az informatikai fejlesztés modern paradigmájának a "nagy adatok" kezelése szempontjából. Az AIC növeli a megbízható adatokat a Föld mágneses mezőjéről. A különböző forrásokból – a szárazföldi és a műholdas – információ összevonása számos adatgyűjtést biztosít, valamint növeli tudásunk mennyiségét a bolygó folyamatairól. Az AIC működése rendkívül keresett eszköz a szakértők és a kormányzati tisztviselők számára a szélsőséges geomagnetikus jelenségek által okozott kockázatok felmérése és csökkentése terén.

AIC 2014-2016 között a "Innovatív technológia kifejlesztése és a szélsőséges geomágneses jelenségek földi és műholdas adatainak megfigyelésére szolgáló hardver-szoftverkomplexum kísérleti mintájának létrehozása" (14.607.21.0058 számú megállapodás) Szövetségi célprogram tudományos és technológiai komplexumot 2014-2020-ig. "


Like this post? Please share to your friends:
Vélemény, hozzászólás?

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: