Physics of auroral phenomena : proceedings of the 39th annual seminar, Apatity, 29 February-4 March, 2016 / [ed. board: N. V. Semenova, A. G. Yahnin]. - Апатиты : Издательство Кольского научного центра РАН, 2016. - 167 с. : ил., табл.

Polar “P h y sic s o f A u roral Phenom ena". Proc. XXXIX A n n u a l S em in ar. A p a tity , p p . 2 7 -3 0 . 2 0 1 6 M / i l l Geophysical Polar G eophysical Institute, 2016 Institute ДЕМОНСТРАЦИЯ ОТРАЖЕНИЯ ДИНАМИКИ ПАРАМЕТРОВ СОЛНЕЧНОГО ВЕТРА В ПРОЦЕССЕ ФОРМИРОВАНИЯ СУББУРЕВОЙ АКТИВНОСТИ С ПОМОЩЬЮ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА Н.А. Б ар х ато в1, В.Г. Воробьев2, С.Е. Р евунов1, О .И . Я годкин а2, А.Б. Виноградов' 1 Н иж егородский Государст венный Педагогический Университет им. К. М инина , г. Н иж ний Н овгород 2П о лярны й геоф и зический институт , г. Апатиты e-mail: nbarkhatov @ inbox, ru Аннотация. Предложен интеллектуальный алгоритм типа искусственной нейронной сети (ИНС) для восстановления динамики AL индекса, характеризующего развитие суббури. Используемый алгоритм учитывает особенности загрузки хвоста магнитосферы кинетической энергией солнечного ветра и связанные с этим суббуревые процессы в авроральной магнитосфере. Применяемая нейросетевая архитектура построена по принципу Элмана, что позволяет реализовывать внутреннюю память о предыстории развития причинно-следственных связей, отвечающих физической модели формирования суббури. Эффективность предлагаемого подхода продемонстрирована на численных нейросетевых экспериментах по восстановлению динамики AL индекса по параметрам солнечного ветра и ММП в периоды развития суббурь различной интенсивности. 1. Введение Актуальные проблемы современной гелиогеофизики связаны с решением задач надежного и своевременного прогнозирования геомагнитных возмущений с применением данных группировки патрульных космических аппаратов. Как показывают данные многочисленных наблюдений, в периоды возмущенного солнечного ветра в полярных областях наблюдается комплекс геофизических явлений известных как магнитосферная суббуря. Ключевым событием начала подготовительной фазы суббури, как правило, является поворот вектора межпланетного магнитного поля к югу. Полное понимание механизма суббури еще впереди, но достоверно известно, что началом активной фазы суббури является взрывной переход накопленной потенциальной энергии искаженного магнитного поля полярной магнитосферы в кинетическую энергию заряженных частиц, заполняющих радиационные пояса и ионизующих ионосферу. Накопление энергии в магнитосфере в период подготовительной фазы суббури обеспечивается усилением крупномасштабного западного электрического поля конвекции поперек хвоста магнитосферы. Этот процесс возможен только при условии непрерывного поступления в магнитосферу кинетической энергии частиц (N*V2) солнечного ветра на интервале подготовительной фазы суббури (плотности N - концентрация частиц, V - скорость потока солнечного ветра). Постепенное накопление энергии невозможно учесть на основе мгновенных значений (Bz. N, V) [Лазутин, 2001]. В связи с этим обстоятельством нами предлагается использование интегрального параметра в виде кумулятивной суммы £[N*V2] наравне с другими геоэффективными параметрами солнечного ветра для описания интенсификации суббуревых процессов. Современная гелиогеофизика ввиду большого числа параметров, участвующих в магнитосферных процессах, и неоднозначности их связи, оперирует многокритериальными математическими моделями. В основном эти модели предназначены для описания крупномасштабных физических явлений, к которым применимы уравнения магнитной гидродинамики (МГД). В МГД уравнениях используются мгновенные значения входных параметров, поэтому такие модели крайне затруднительно использовать для восстановления или прогнозирования данных, поскольку они не принимают во внимание предысторию происходящих процессов. Применяемое в настоящем исследовании нейросетевое моделирование позволяет учесть многокритериальные причинно-следственные связи и динамику предшествующих геофизических процессов. Создаваемый алгоритм описания процессов формирования и развития суббури с помощью интеллектуального инструмента в виде искусственной нейронной сети типа Элмана позволяет восстанавливать значения индекса западной полярной электроструи (AL). В качестве входных данных использована динамика текущих параметров солнечного ветра с учетом их интегральных характеристик. Учет интегральных характеристик дополнит возможности ИНС по реализации памяти о предыстории моделируемого процесса. 27