Получение показателей масштабирования из данных наземных наблюдений полярных сияний: модельные тесты и приложения к реальным

Сентябрь 1, 2022

Главная
Обществознание
Получение показателей масштабирования из данных наземных наблюдений полярных сияний: модельные тесты и приложения к реальным

Содержание

2. Содержание Статистическое самоподобие авроральных структур - отражение свойств м.-и. плазмы Искажение авроральных структур при наземных наблюдениях
3. Геометрические искажения поперечных к магнитному полю структур при наземных оптических наблюдениях, справа - из [DeMairan, 1754].
4. Численная модель Пространственное распределение интенсивности высыпаний авроральных электронов Энергетическое распределение в высыпающемся потоке частиц Объемное распределение
5. Пространственное распределение интенсивности высыпаний - фрактальная броуновская поверхность H=0.25 H=0.75 Для обычного броуновского движения направления отклонения
6. а – сплошная линия – Максвелловское распределение со средней энергией 10 кэВ, пунктир – распределение, спадающее
7. Пример анализа изображений (сверху) методом логарифмических диаграмм (снизу). Слева направо: неискаженная броуновская поверхность с H=0.3; искаженное
8. без искажений «лучи» Пример анализа изображений с H=0.3
9. Оценки параметров самоподобия для искаженный изображений в зависимости от параметров неискаженных изображений: а – метод логарифмических
10. Восстановленные значения параметра Херста. Величины со штрихами – из искаженных изображений, без штрихов – из неискаженных
11. Причина различия методов Восстановленные значения параметра Херста в зависимости от степени использованных вейвлетов Добеши. Пунктирные линии
12. «Несимметричный» случай Параметр α´, полученный методом логарифмических диаграмм из 1D сечений “неизотропной”случайной поверхности (Hx = 1.3
13. Примеры приложения к реальным данным Цифровая камера AVT Guppy F-044B (SONY EXview HAD 1/2”CCD ICX429ALL), кадр
14. Дополнительные проблемы Звезды -> приходится исключать 2 наименьших масштаба. Формула H' ≈ H + 0.5 неприменима
16. Скачать презентацию

Слайд 2

Содержание
Статистическое самоподобие авроральных структур - отражение свойств м.-и. плазмы
Искажение авроральных структур

при наземных наблюдениях
Численная модель
Сравнение методов вычисления параметров
Коррекция параметров в «симметричном» случае
«Несимметричный» случай
Примеры приложения к реальным данным

Слайд 3

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.

Слайд 4

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

Слайд 5

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.

Слайд 6

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

Слайд 7

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), yj – логарифм средней вариации коэффициентов вейвлет-разложения на октаве j.

без искажений «узкий» профиль «лучи»

Слайд 8

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

Слайд 9

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

Слайд 10

Восстановленные значения параметра Херста. Величины со штрихами – из искаженных изображений,

без штрихов – из неискаженных изображений. Пунктирные линии - теоретические зависимости.
H' ≈ H + 0.5
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, 2010.

Коррекция параметров в «симметричном» случае

Слайд 11

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.

Слайд 12

«Несимметричный» случай
Параметр α´, полученный методом логарифмических диаграмм из 1D сечений “неизотропной”случайной

поверхности (Hx = 1.3 и Hy = 0.3), как функция угла сечения с осью X.
Hx = 1.3 => α´(0) = 2.6
Hy = 0.3 => α´(90) = 1.6

Слайд 13

Примеры приложения к реальным данным
Цифровая камера AVT Guppy F-044B (SONY EXview

HAD 1/2”CCD ICX429ALL), кадр 376x288, экспозиция 1 c.
Поле зрения ~60O.

Зависимость параметра α´ от угла сечения, в полярных координатах.

Слайд 14

Дополнительные проблемы
Звезды -> приходится исключать 2 наименьших масштаба.
Формула H'

≈ H + 0.5 неприменима в «несимметричном» случае -> необходимо более детальное рассмотрение
Высыпания с «разрывами» -> необходимо дополнительное моделирование

Получение показателей масштабирования из данных наземных наблюдений полярных сияний: модельные тесты и приложения к реальным

Содержание

СодержаниеСтатистическое самоподобие авроральных структур - отражение свойств м.-и. плазмыИскажение авроральных структур

Геометрические искажения поперечных к магнитному полю структур при наземных оптических наблюдениях,

Численная модельПространственное распределение интенсивности высыпаний авроральных электронов Энергетическое распределение в высыпающемся

Пространственное распределение интенсивности высыпаний - фрактальная броуновская поверхность H=0.25 H=0.75Для обычного

а – сплошная линия – Максвелловское распределение со средней энергией 10

Пример анализа изображений (сверху) методом логарифмических диаграмм (снизу). Слева направо: неискаженная

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

Оценки параметров самоподобия для искаженный изображений в зависимости от параметров неискаженных

Восстановленные значения параметра Херста. Величины со штрихами – из искаженных изображений,

Причина различия методовВосстановленные значения параметра Херста в зависимости от степени использованных

«Несимметричный» случайПараметр α´, полученный методом логарифмических диаграмм из 1D сечений “неизотропной”случайной

Примеры приложения к реальным даннымЦифровая камера AVT Guppy F-044B (SONY EXview

Дополнительные проблемы Звезды -> приходится исключать 2 наименьших масштаба. Формула H'

Похожие презентации