A geom´agneses h´aborgatotts´ag m´er´es´ere t¨obb geom´agneses aktivit´asi index l´etezik. A m´agneses h´aborgatotts´ag ´es a forr´ashat´as kapcsolat´anak vizsg´alat´ara k´et indexet v´ alasz-tottam:
– Kozyreva´es t´arsai olyan jelz˝osz´amot defini´altak, amely a magnetoszf´era ∼1− 10mHz-esU LF tartom´anybeli energiz´alts´ag´ar´ol ny´ujt inform´aci´ot (Kozyreva et al.
(2007)). Ezt t¨obb felsz´ıni m´agneses obszervat´orium perces adataib´ol meghat´arozott,
´
or´as logaritmikus index. Az adott id˝oablakban, az 1−10mHz tartom´anyban legnagyobb amplit´ud´ot regisztr´al´o ´allom´as geom´agneses spektruma alapj´an hat´ aroz-z´ak meg. A vizsg´alat sor´an a -kor´abban ismertetett- energiafelt´etelnek megfelel˝o horizont´alis elektromos ´es geom´agneses spektr´alis komponenseket haszn´altam f¨ol.
Ezeket aszerint osztottam k´et halmazra, hogy az adott k´et´or´as id˝oablakban mi-lyen h´aborgatotts´agot jelzett az U LF index. A legegyszer˝ubb esetet tekintve, k´epeztem az index ´ert´ekek n´egy ´eves ´atlag´at (AvU LF). Ezut´an az els˝o halmazba soroltam egy adott id˝oablakhoz tartoz´o Zi,j f¨uggv´enyt, ha az adott id˝oablakban teljes¨ult, hogy az U LF index ≥ 2·AvU LF. A m´asodik halmazba soroltam egy adott id˝oablakhoz tartoz´o Zi,j f¨uggv´enyt, ha arra az id˝oablakra teljes¨ult, hogy az U LF index ≤ 0.5·AvU LF. A v´alaszf¨uggv´eny ´ert´ekeit -az el˝oz˝o bekezd´esben alkalmazott m´odon- hull´amvezet˝o ´es komplementer frekvenci´akra hat´aroztam meg.
Ez´altal inform´aci´ot szerezhet¨unk arr´ol is, hogy az impedancia f¨uggv´eny a m´agneses h´aborgatotts´agt´ol ugyanolyan m´odon f¨ugg-e a k´et frekvenciahalmaz f¨ol¨ott. M´ask´ ep-pen, megtudhatjuk, hogy a hull´amvezet˝o ´es ¨uregrezon´ator hat´as k¨ovetkezt´eben kialakul´o glob´alisnak tekinthet˝o forr´asok -nagy f¨oldrajzi hossz´us´ag-tartom´anyban jelen l´ev˝o koherens forr´as- geometri´aja szignifik´ansan m´ask´epp reag´al-e a m´ agne-ses h´aborgatotts´agra, mint az egy´eb tranziens, illetve ¨uregrezon´ator forr´asok. A kor´abban eml´ıtett okok miatt a hat´ast a mell´ek´atl´obeli elemekre vizsg´altam ´es jelen´ıtettem meg, l´asd 5.2 ´abra. Ennek megfelel˝oen a teljes frekvencia-tartom´anyra f¨ol¨ott felhaszn´alt mintasz´amokat is megjelen´ıtettem a ´abr´an. L´athat´o, hogy a mintasz´am mind az alacsonyabb, mind a magasabb h´aborgatotts´ag mellett is ele-gend˝onek tekinthet˝o, hogy reprezentat´ıvnak tekinthess¨uk az eredm´enyeket. Az esem´enyek sz´etv´alogat´as´at er˝osebb felt´etelek mellett is elk´esz´ıtettem, nevezetesen 0.3·U LF index, illetve 3·U LF indexhat´arok eset´en. Ebben az esetben ´erdemi
5.2. ´abra. a) Zxy(f) ´es b) Zyx(f) impedancia f¨uggv´enyek. hull´amvezet˝o frekvenci´akon, nyugodt magnetoszf´erikus viszonyok mellett (piros), hull´amvezet˝o frekvenci´akon, nagy-obb felsz´ıni U LF aktivit´as eset´en (k´ek), a komplementer frekvenci´akon, nyugodt magne-toszf´erikus viszonyok mellett(z¨old)´es komplementer frekvenci´akon,fokozottan h´ aborga-tott viszonyok mellett(ci´an).
v´altoz´as nem figyelhet˝o meg a 5.2 ´abr´an bemutatotthoz k´epest. A g¨orb´ek alapj´an meg´allap´ıthat´o, hogy a felsz´ıni U LF index ´altal megk¨ul¨onb¨oztetett intenz´ıvebb, illetve nyugodt k¨or¨ulm´enyek alkalm´aval m´ert impedancia modulusok -tekintve a hibahat´arokat- alig t´ernek el egym´ast´ol, de a kis elt´er´es ellenkez˝o el˝ojel˝u a k´et impedancia elemre.
– Az esem´enyek sz´etv´alogat´as´at egy aktivit´asi index-p´ar felhaszn´al´as´aval is elv´egeztem, nevezetesen az ´un. ASY −H ´esSY M −H perces aktivit´asi indexek alapj´an. Az indexek sz´am´ıt´as´anak pontos met´odusa megtal´alhat´o a kyotoi egyetem oldal´an elhelyezett a Geom´agneses Adatb´azis, az ´un. World Data Center for Geomag-netism webes arch´ıvum´aban, a http://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/aeasy/asy.pdfc´ımr˝ol let¨olthet˝o pdf form´atum´u le´ır´asban, tov´abb´a az indexek kapcsolat´at a gy˝ur˝u´ aram-mal megtal´aljukWeygand ´esMcPherron nyom´an, (Weygand and McPherron (2006)). Az SY M −H index a tengelyszimmetrikus magnetoszf´erikus ´aramok felsz´ıni hat´as´ar´ol ad inform´aci´ot, konkr´etan a gy˝ur˝u´aram ´es a magnetopauz´an foly´o Chapman-Ferraro ´aramok hat´arozz´ak meg. ´Or´as ´atlaga gyakorlatilag aDst indexnek felel meg, azonban t¨obb obszervat´orium adataib´ol ker¨ul meghat´aroz´asra.
AzASY −H index a magnetoszf´erikus ´aramok nem tengelyszimmetrikus felsz´ıni megnyilv´anul´asainak er˝oss´eg´et jelzi, f˝ok´ent a parci´alis gy˝ur˝u´aram er˝oss´eg´er˝ol ad in-form´aci´ot. AzASY −H index ´ert´ekei alapj´an sz´etv´alogatott esem´enyek ´atlagak´ent meghat´arozott impedancia g¨orb´eket a hull´amvezet˝o ´es komplementer frekvenci´akra sz´am´ıtva a 5.4 ´abr´an mutatom be.
5.3. ´abra. A statisztik´ahoz felhaszn´alt mint´ak sz´ama a) Zxy(f) ´es b) Zyx(f) meghat´aroz´as´an´al. Nyugodt magnetoszf´erikus viszonyok mellett (k´ek), nagyobb fel-sz´ıniU LF aktivit´as eset´en (piros), m´ıg a teljes felhaszn´alt mint´ak sz´ama, melyek eleget tettek az energiafelt´etelnek(z¨old).
Meg´allap´ıthat´o, hogy a 3−7mHz intervallumban a g¨orb´ek, a k¨ul¨onb¨oz˝o aktivit´asi indexek mellett hibahat´aron bel¨uli, de hat´arozott elt´er´est mutatnak. A 5.5 ´abr´an szeml´eltetem a felhaszn´alt mint´ak sz´am´at az egyedi frekvencia´ert´ekekre n´ezve. Minden egyedi hull´amvezet˝o frekvencia eset´en az ´atlagot, t¨obb ezer esem´eny felhaszn´al´as´aval hat´aroztam meg, m´ıg a komplementer frekvenciaoszt´alyok mindegyike eset´en ez t¨obb t´ızezer mint´anak felel meg. Ezzel biztos´ıtottnak tekinthet˝o a statisztika reprezentativit´asa.
Meg´allap´ıthat´o tov´abb´a, hogy a fokozottabb aktivit´assal jellemzett id˝oszakokhoz tartozik a nagyobb impedancia ´ert´ek.
Ugyanerre az eredm´enyre vezet, de hat´arozottabb elt´er´est indik´alva az impedancia f¨uggv´eny modulus´anak tekintet´eben, ha a v´alogat´as k¨usz¨ob´ert´ekeit szigor´ubb felt´eteleknek megfelel˝oen ´all´ıtom be. Az (ASY −H ≤ 0.3·ASY −H´atlag) ´es az (ASY −H ≥ 3·ASY −H´atlag) k¨usz¨obindex ´ert´ekek be´all´ıt´as´aval kapott g¨orb´ek a 5.6 ´abr´an, illetve a vonatkoz´o felhaszn´alt mint´ak sz´ama-frekvencia eloszl´as a 5.7 ´abr´an l´athat´o. Ez ut´obbi szerint a statisztika szint´en reprezentat´ıvnak tekinthet˝o.
A felsz´ıni impedancia mint´ak SY M−H index szerinti sz´etv´alogat´as´at is elv´egeztem, melynek eredm´enyek´eppen el˝o´all´o impedancia g¨orb´ek a 5.8 ´abr´an, m´ıg a statisztika reprezentativit´as´ara vonatkoz´o inform´aci´okat a kor´abbiakban bemutatott form´aban-, a 5.9
´
abr´an l´athat´oak. AzASY−H´es aSY M−H szerint sz´etv´alogatott id˝oszakokhoz tartoz´o
´
atlagos impedancia modulusok ellenkez˝o ´ertelm˝u elt´er´est mutatnak az aktivit´as, vagy h´aborgatotts´ag f¨uggv´eny´eben. Ez a t´eny kulcsfontoss´ag´u a val´os forr´asmechanizmusok mibenl´et´enek meghat´aroz´as´aban.
5.4. ´abra. a) Zxy(f) ´es b) Zyx(f) impedancia f¨uggv´enyek. hull´amvezet˝o frekvenci´akon, nyugodt magnetoszf´erikus viszonyok mellett (ASY −H≤0.5·ASY −H´atlag) (piros), hull´amvezet˝o frekvenci´akon, geom´agneses h´aborgatotts´ag eset´en (ASY −H ≥2·ASY − H´atlag)(k´ek), a komplementer frekvenci´akon,nyugodt magnetoszf´erikus viszonyok mellett (ASY −H ≤ 0.5·ASY −H´atlag)(z¨old) ´es komplementer frekvenci´akon, h´aborgatott
viszonyok mellett (ASY −H≥2·ASY −Hatlag´ ) (ci´an).
5.5. ´abra. A statisztik´ahoz felhaszn´alt mint´ak sz´ama a) Zxy(f) ´es b) Zyx(f) meghat´aroz´as´an´al. nyugodt magnetoszf´erikus viszonyok mellett (k´ek), nagyobb fel-sz´ıni ASY −H aktivit´as eset´en(piros), m´ıg a teljes felhaszn´alt mint´ak sz´ama, melyek eleget tettek az energiafelt´etelnek (z¨old).
5.6. ´abra. a) Zxy(f) ´es b) Zyx(f) impedancia f¨uggv´enyek. hull´amvezet˝o frekvenci´akon, nagyon nyugodt magnetoszf´erikus viszonyok mellett (ASY −H ≤0.3·ASY −H´atlag) (piros), hull´amvezet˝o frekvenci´akon, geom´agneses h´aborgatotts´ag eset´en (ASY −H≥ 3·ASY−H´atlag)(k´ek), a komplementer frekvenci´akon,nagyon nyugodt magnetoszf´erikus viszonyok mellett (ASY −H ≤0.3·ASY −Hatlag´ )(z¨old)´es komplementer frekvenci´akon, fokozottan h´aborgatott viszonyok mellett (ASY −H≥3·ASY −H´atlag) (ci´an).
5.7. ´abra. A statisztik´ahoz felhaszn´alt mint´ak sz´ama, az er˝osebb krit´eriumok mellett a)Zxy(f) ´es b) Zyx(f) meghat´aroz´as´an´al. nyugodt magnetoszf´erikus viszonyok mellett (k´ek), nagyobb felsz´ıni ASY −H aktivit´as eset´en(piros), m´ıg a teljes felhaszn´alt mint´ak sz´ama, melyek eleget tettek az energiafelt´etelnek (z¨old).
5.8. ´abra. a) Zxy(f) ´es b) Zyx(f) impedancia f¨uggv´enyek. hull´amvezet˝o frekvenci´akon, nagyon nyugodt magnetoszf´erikus viszonyok mellett (SY M−H ≤0.3·SY M−H´atlag) (piros), hull´amvezet˝o frekvenci´akon, geom´agneses h´aborgatotts´ag eset´en (SY M−H≥ 3·SY M−H´atlag)(k´ek), a komplementer frekvenci´akon,nagyon nyugodt magnetoszf´erikus viszonyok mellett (SY M−H≤0.3·SY M−H´atlag)(z¨old)´es komplementer frekvenci´akon, fokozottan h´aborgatott viszonyok mellett (SY M−H ≥3·SY H−H´atlag) (ci´an).
5.9. ´abra. A statisztik´ahoz felhaszn´alt mint´ak sz´ama, az er˝osebb krit´eriumok mellett a)Zxy(f) ´es b) Zyx(f) meghat´aroz´as´an´al. nyugodt magnetoszf´erikus viszonyok mellett (k´ek), nagyobb felsz´ıniSY M−H aktivit´as eset´en(piros), m´ıg a teljes felhaszn´alt mint´ak sz´ama, melyek eleget tettek az energiafelt´etelnek (z¨old).
Az aktivit´asi indexek felhaszn´al´as´aval v´egzett vizsg´alatok arra utalnak, hogy k¨ul¨onb¨oz˝o geom´agneses h´aborgatotts´ag mellett -m´eg ha b˝oven hibahat´aron bel¨ul is-, de hat´arozott elt´er´es tapasztalhat´o az impedancia f¨uggv´eny modulusa tekintet´eben. Jelen dolgozat elk´esz´ıt´ese sor´an nem vizsg´altam a jelens´eg pontos hat´asmechanizmus´at, azaz, hogy milyen magnetoszf´erikus folyamatok hat´asai t¨ukr¨oz˝odnek az impedancia f¨uggv´eny v´altoz´as´aban.
Ennek tov´abbi elemz´ese meghaladn´a a dolgozat kereteit. Ez´ert a forr´ashat´assal kapc-solatban tervezett tov´abbi kutat´asaim r´eszben arra ir´anyulnak, hogy meghat´arozzam az aktivit´asi indexek szerint k¨ul¨onb¨oz˝o
”oszt´alyokba” sorolt esem´enyek t´enyleg a for-r´as hull´amhossz´aban megjelen˝o v´altoz´as eredm´enyei, vagy a napi vari´aci´on´al tapasztalt polariz´aci´os forr´ashat´asnak tudhat´o be. Ez a vizsg´alat kiemelked˝o fontoss´ag´u abb´ol a szempontb´ol, hogy konkr´etan megismerhess¨uk a magnetoszf´erikus forr´asok mibenl´et´et, illetve, hogy a felsz´ıni elektrom´agneses teret milyen k¨uls˝o hat´asok determin´alj´ak az U LF-tartom´any hossz´u peri´odus´u intervallum´aban.
6.1. A forr´ashat´as kritikus k¨ovetkezm´enyei az EM-es kutat´asban
Mivel a felsz´ın alatti szerkezetek, illetve azok elektrom´agneses jellemz˝oinek t´erbeli elos-zl´asa ´altal´aban csak nagy id˝osk´al´an v´altozik a m´er´esek id˝otartam´ahoz k´epest, ez´ert a kitelep´ıtett m´er˝o´allom´asok hosszabb idej˝u m˝uk¨odtet´es´evel, statisztikus feldolgoz´as r´ev´en kapunk reprezentat´ıv inform´aci´ot a kutatand´o strukt´ur´akr´ol. L´eteznek azonban olyan elektrom´agneses vizsg´alatok, melyek eset´eben m´egis a felsz´ın alatti EM param´eterek eloszl´as´anak id˝obeli monitoroz´asa a c´el. Ilyenek p´eld´aul r¨ovidebb peri´odusok eset´en az akt´ıv vulk´anok indukci´os monitoroz´o rendszere (Matsushima (2001), Aizawa et al.
(2005), Manzella and Zaja (2006), Kanda et al. (2008)). Ennek l´enyege, hogy a kit¨or´est megel˝oz˝oen, forr´o nagy vezet˝ok´epess´eg˝u l´ava t¨olti f¨ol a k¨urt˝ot, amit folyamatos indukci´os megfigyel´essel regisztr´alni tudunk. Az ilyen val´os idej˝u monitoring rendszerek eset´eben, a gyors id˝obeli v´altoz´asok nem ´atlagolhat´ok ki, hiszen a c´el ´epp a val´os idej˝u(real-time) impedancia f¨uggv´enyid˝obeli v´altoz´asa alapj´an t¨ort´en˝o riaszt´as. E rendszerek alkalmaz´asa sor´an kritikus lehet az impedancia f¨uggv´eny nem- bels˝o eredet˝u v´altoz´asainak t´eves azonos´ıt´asa.