利用聚类算法区分小尺度电离层行扰事件与赤道等离子体泡事件
发布时间：2021-08-01 10:37
利用Swarm卫星2015年1月1日至2019年12月31日的50Hz高频磁场数据,根据阈值判断垂直于主磁场方向的扰动,对磁纬45°N-45°S之间的小尺度电离层行扰事件进行探测.为避免混淆而产生的干扰,可以根据阈值判断平行于主磁场方向是否发生扰动,从而排除典型的赤道等离子体泡事件.但对于较弱的赤道等离子体泡事件,扰动阈值判断无效.为避免弱赤道等离子体泡事件的污染,根据小尺度电离层行扰事件和赤道等离子体泡事件在不同参数空间中的密度分布差异,利用基于密度的聚类算法将赤道等离子体泡事件进一步甄别提取.结果表明,聚类算法能够有效地将赤道等离子体泡事件从小尺度电离层行扰事件中甄选出来,并使小尺度电离层行扰事件聚类与赤道等离子体泡事件聚类形成清晰的边界.由聚类算法导出的弱赤道等离子体泡事件主要分布在磁纬15°N-15°S,地理经度20°-60°W,月份10至3月之间,并且在20:00MLT,-24:00MLT存在高发生率,同时依赖于太阳活动,这也验证了前人的相关研究结果.
【文章来源】：空间科学学报. 2020,40(06)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
图１?２０１６年５月２７日Ｓｗａｒｍ－Ｃｈａｒｌｉｅ卫星探测到的ＳＳＴＩＤ事件．（ａ）使用１?Ｈｚ高通滤波器处理仏，仄磁场分量??得到的高频磁场分量信号ａｙ，?ａ２．?（ｂ）等离子体密度和磁玮曲线．（ｃ）
１０１８??Ｃｈｉｎ．?Ｊ．?Ｓｐａｃｅ?Ｓｃｉ．空间科学学报?２〇２〇，?４０（６）??染性事件排除．图２（ａ）给出了?２０１５年３月２５日??Ｓｗａｒｍ－Ｂｒａｖｏ探测到的ＥＰＢ污染性事件，图中用黑??框标记．其中，ＥＢ２，?ＥＢ３，?ＥＢ６是探测到的三个典??型ＥＰＢ事件．在ＥＰＢ事件发生期间，％方向及??方向上的磁场分量也发生了较强扰动．由图２（ｂ）可??知，等离子体密度也发生了较为强烈的耗空，赤道双??峰结构严重破坏，电子密度下降到ｌｘ?１０５ｃｍ－３童级，??表明出现了泡状结构．图２（ａ）中较典型的ＥＰＢ污染??事件已经完全被排除，但是对于在磁赤道附近的两个??短事件Ｅ４和Ｅ５，由于￣方向上的磁场扰动并不强??烈（低于０．１５ｎＴ阈值），并且如图２（ｃ）和２（ｄ）所示，??等离子体密度采样率为２?Ｈｚ，远低于磁场数据５０?Ｈｚ??的采样频率，即也无法通过事件发生期间等离子体??密度的扰动来判定ＥＰＢ事件，最终导致其不被判定??为ＥＰＢ事件．但是从Ｅ４，?Ｅ５前后关联的事件背景??分析，可以人工将Ｅ４，?Ｅ５判断为ＥＰＢ事件．因此，??在探测ＳＳＴＩＤ事件时，仅根据主磁场平行方向上的??磁扰超过阈值来排除ＥＰＢ事件的算法存在缺陷，无??法将磁赤道附近少量短、弱的非典型ＥＰＢ事件完全??排除．??２．３?ＳＳＴＩＤ探测算法探测的短事件集分布??由于ＳＳＴＩＤ事件探测算法的缺陷，探测到??的２０１５年１月１日至２０１９年１２月３１日期间??的ＳＳＴＩＤ事件集合中存在没有完全被排除的非典??型ＥＰＢ污染事件．为了分析未被排除的短、弱ＥＰＢ??污染事件和ＳＳＴＩＤ事件在不同二维参数空间中的分??布特征
０．５０??０°：＾??Ｓｚ??－０．５０??Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ?Ｔｉｍｅ?（ＵＴ）??１７：０２：３９．７?１７：０２：４０．３??Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ?Ｔｉｍｅ?（ＵＴ）??２．７「（ｘｌＯ５）—??１７：００?１７：０４?１７：０８??Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ?Ｔｉｍｅ?（ＵＴ）??１７：１２??１７：０２：３９．７?１７：０２：４０．３??Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ?Ｔｉｍｅ?（ＵＴ）??图２?２０１５年３月２５日Ｓｗａｒｍ－Ｂｒａｖｏ卫星探测到的赤道等离子体泡事件．⑷（ｂ）与图１（ａ）?（ｂ）相同，黑框标记的是??利用平行于主磁场方向上的磁扰动探测的ＥＰＢ事件，绿框标记的是ＳＳＴＩＤ事件．Ｅ４和Ｅ５是ＥＰＢ判定算法??未排除的ＥＰＢ污染事件．（ｃ）和（ｄ）分别为（ａ）中Ｅ４事件的放大和对应的等离子体密度曲线??Ｆｉｇ．?２?Ｅｑｕａｔｏｒｉａｌ?Ｐｌａｓｍａ?Ｂｕｂｂｌｅ?（ＥＰＢ）?ｄｅｔｅｃｔｅｄ?ｂｙ?ｔｈｅ?Ｓｗａｒｍ－Ｂｒａｖｏ?ｓａｔｅｌｌｉｔｅ?ｏｎ?２５?Ｍａｒｃｈ?２０１５．??（ａ）?（ｂ）?ａｒｅ?ｔｈｅ?ｓａｍｅ?ｔｏ?Ｆｉｇ．?１?（ａ）?（ｂ）．?Ｔｈｅ?ｂｌａｃｋ?ｂｏｘｅｓ?ｍａｒｋ?ｔｈｅ?ＥＰＢ?ｅｖｅｎｔｓ?ｄｅｔｅｃｔｅｄ?ｂｙ?ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ?ｉｎ?ｃｒ２，??ａｎｄ?ｔｈｅ?ｇｒｅｅｎ?ｂｏｘｅｓ?ｍａｒｋ?ｔｈｅ?ＳＳＴＩＤ?ｅｖｅｎｔｓ．?Ｅ４?ａｎｄ?Ｅ５?ａｒｅ?ＥＰＢ?ｅｖｅｎｔｓ?ｂｕｔ?ｎｏｔ?ｅｌｉｍｉｎａｔｅｄ?ｂｙ?ＳＳＴＩＤ??ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，?（ｃ）?ａｎｄ?（ｄ）?ａｒｅ?ｔｈｅ?ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?Ｅ４?ｅｖｅｎｔｓ?ｉｎ?（ａ
【参考文献】：
期刊论文
[1]分类器的分类性能评价指标[J]. 王成,刘亚峰,王新成,闫桂荣. 电子设计工程. 2011(08)
本文编号：3315375
【文章来源】：空间科学学报. 2020,40(06)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
图１?２０１６年５月２７日Ｓｗａｒｍ－Ｃｈａｒｌｉｅ卫星探测到的ＳＳＴＩＤ事件．（ａ）使用１?Ｈｚ高通滤波器处理仏，仄磁场分量??得到的高频磁场分量信号ａｙ，?ａ２．?（ｂ）等离子体密度和磁玮曲线．（ｃ）
１０１８??Ｃｈｉｎ．?Ｊ．?Ｓｐａｃｅ?Ｓｃｉ．空间科学学报?２〇２〇，?４０（６）??染性事件排除．图２（ａ）给出了?２０１５年３月２５日??Ｓｗａｒｍ－Ｂｒａｖｏ探测到的ＥＰＢ污染性事件，图中用黑??框标记．其中，ＥＢ２，?ＥＢ３，?ＥＢ６是探测到的三个典??型ＥＰＢ事件．在ＥＰＢ事件发生期间，％方向及??方向上的磁场分量也发生了较强扰动．由图２（ｂ）可??知，等离子体密度也发生了较为强烈的耗空，赤道双??峰结构严重破坏，电子密度下降到ｌｘ?１０５ｃｍ－３童级，??表明出现了泡状结构．图２（ａ）中较典型的ＥＰＢ污染??事件已经完全被排除，但是对于在磁赤道附近的两个??短事件Ｅ４和Ｅ５，由于￣方向上的磁场扰动并不强??烈（低于０．１５ｎＴ阈值），并且如图２（ｃ）和２（ｄ）所示，??等离子体密度采样率为２?Ｈｚ，远低于磁场数据５０?Ｈｚ??的采样频率，即也无法通过事件发生期间等离子体??密度的扰动来判定ＥＰＢ事件，最终导致其不被判定??为ＥＰＢ事件．但是从Ｅ４，?Ｅ５前后关联的事件背景??分析，可以人工将Ｅ４，?Ｅ５判断为ＥＰＢ事件．因此，??在探测ＳＳＴＩＤ事件时，仅根据主磁场平行方向上的??磁扰超过阈值来排除ＥＰＢ事件的算法存在缺陷，无??法将磁赤道附近少量短、弱的非典型ＥＰＢ事件完全??排除．??２．３?ＳＳＴＩＤ探测算法探测的短事件集分布??由于ＳＳＴＩＤ事件探测算法的缺陷，探测到??的２０１５年１月１日至２０１９年１２月３１日期间??的ＳＳＴＩＤ事件集合中存在没有完全被排除的非典??型ＥＰＢ污染事件．为了分析未被排除的短、弱ＥＰＢ??污染事件和ＳＳＴＩＤ事件在不同二维参数空间中的分??布特征
０．５０??０°：＾??Ｓｚ??－０．５０??Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ?Ｔｉｍｅ?（ＵＴ）??１７：０２：３９．７?１７：０２：４０．３??Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ?Ｔｉｍｅ?（ＵＴ）??２．７「（ｘｌＯ５）—??１７：００?１７：０４?１７：０８??Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ?Ｔｉｍｅ?（ＵＴ）??１７：１２??１７：０２：３９．７?１７：０２：４０．３??Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ?Ｔｉｍｅ?（ＵＴ）??图２?２０１５年３月２５日Ｓｗａｒｍ－Ｂｒａｖｏ卫星探测到的赤道等离子体泡事件．⑷（ｂ）与图１（ａ）?（ｂ）相同，黑框标记的是??利用平行于主磁场方向上的磁扰动探测的ＥＰＢ事件，绿框标记的是ＳＳＴＩＤ事件．Ｅ４和Ｅ５是ＥＰＢ判定算法??未排除的ＥＰＢ污染事件．（ｃ）和（ｄ）分别为（ａ）中Ｅ４事件的放大和对应的等离子体密度曲线??Ｆｉｇ．?２?Ｅｑｕａｔｏｒｉａｌ?Ｐｌａｓｍａ?Ｂｕｂｂｌｅ?（ＥＰＢ）?ｄｅｔｅｃｔｅｄ?ｂｙ?ｔｈｅ?Ｓｗａｒｍ－Ｂｒａｖｏ?ｓａｔｅｌｌｉｔｅ?ｏｎ?２５?Ｍａｒｃｈ?２０１５．??（ａ）?（ｂ）?ａｒｅ?ｔｈｅ?ｓａｍｅ?ｔｏ?Ｆｉｇ．?１?（ａ）?（ｂ）．?Ｔｈｅ?ｂｌａｃｋ?ｂｏｘｅｓ?ｍａｒｋ?ｔｈｅ?ＥＰＢ?ｅｖｅｎｔｓ?ｄｅｔｅｃｔｅｄ?ｂｙ?ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ?ｉｎ?ｃｒ２，??ａｎｄ?ｔｈｅ?ｇｒｅｅｎ?ｂｏｘｅｓ?ｍａｒｋ?ｔｈｅ?ＳＳＴＩＤ?ｅｖｅｎｔｓ．?Ｅ４?ａｎｄ?Ｅ５?ａｒｅ?ＥＰＢ?ｅｖｅｎｔｓ?ｂｕｔ?ｎｏｔ?ｅｌｉｍｉｎａｔｅｄ?ｂｙ?ＳＳＴＩＤ??ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，?（ｃ）?ａｎｄ?（ｄ）?ａｒｅ?ｔｈｅ?ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?Ｅ４?ｅｖｅｎｔｓ?ｉｎ?（ａ
【参考文献】：
期刊论文
[1]分类器的分类性能评价指标[J]. 王成,刘亚峰,王新成,闫桂荣. 电子设计工程. 2011(08)
本文编号：3315375
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/dqwllw/3315375.html
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