[論文レビュー] Ca II K 1-A Emission Index Composites

Luca Bertello, Andrew R. Marble+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 2, 2017

Intermetallics and Advanced Alloy Properties被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、NSO/Sac Peak、SOLIS/ISS、およびKodaikanal太陽観測所のデータを用いて、100年以上にわたる太陽のコロナ層活動測定値を統合した校正済みのCa II K 1-Å放出指数の合成時系列を提示する。異なる機器間のずれを補正するための経験的スケーリング係数と線形回帰を適用することで、1907年から現在まで継続的かつ公開可能な時系列が得られ、太陽の変動性およびその気候への影響に関する長期的分析が可能になる。

ABSTRACT

We describe here a procedure to combine measurements in the 393.37 nm Ca II K spectral line taken at different observatories. Measurements from the National Solar Observatory (NSO) Integrated Sunlight Spectrometer (ISS) on the Synoptic Optical Long-term Investigations of the Sun (SOLIS) telescope, the NSO/Sac Peak Ca II K-Line Monitoring Program, and Ca II K filtergrams from Kodaikanal Solar Observatory (KKL) are merged together to create a pair of composites of the Ca II K 1-A emission index. These composites are publicly available from the SOLIS website at http://solis.nso.edu/0/iss/.

研究の動機と目的

• 1世紀以上にわたる、Ca II K 1-Å放出指数の継続的かつ校正済みの時系列の構築。
• NSO/Sac PeakのK線モニタと新しいSOLIS/ISS機器との間の測定値の不一致を解消すること。
• Kodaikanalのプラージュ指数データをNSOスケールに一致させ、合成時系列を1907年まで延長すること。
• 長期的な太陽活動および放射輝度変動研究に適した、公開可能で均質なデータセットの作成。

提案手法

• 2006年12月から2015年10月までの重複観測を用いて、NSO/Sac PeakとSOLIS/ISSデータの相互校正。
• 太陽活動極小期（太陽周期23/24）における予想される放出指数の傾向をモデル化するため、ISSデータ（2007–2011年）に2次関数フィットを適用。
• 2007.8から2010.0の間のSac Peakデータに対して、残差差異を最小化するための経験的補正係数（0.984）を決定。
• 準同時的な日次測定値間の線形回帰を用いてスケーリング式を導出：SP_ISS = (0.0062 ± 0.0015) + (0.8781 ± 0.0163) × SP_orig。
• 年間平均値（1977–1999年）を用いた線形回帰により、Kodaikanalプラージュ指数をNSO 1-Å放出指数スケールに変換し、KKL_NS0 = (0.08217 ± 0.00049) + (0.00020 ± 0.00001) × KKL_orig を得た。
• 重み付けされたKodaikanalデータ（1907–1987年）とNSOデータ（1988–2017年）を統合し、二重観測日にはISSデータを主参照として最終合成時系列を構築。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 複数の観測所から得られた歴史的Ca II K 1-Å放出指数測定値を、継続的時系列を形成するようにどのように相互校正できるか？
• RQ2 NSO/Sac PeakモニタとSOLIS/ISS機器との間の機器差異を補正するためのスケーリング係数は何か？
• RQ3 Kodaikanalプラージュ指数をNSO 1-Å放出指数スケールに信頼性高く変換できる範囲はどの程度か？
• RQ4 異なる観測所からの補正済みデータは、時間的傾向と振幅の面でどの程度一致するか？
• RQ5 1907年から2017年まで、十分な精度で長期的な太陽変動研究に適した、一貫性のある合成Ca II K 1-Å放出指数を構築できるか？

主な発見

• 2007.8から2010.0の間のSac Peak 1-Å放出指数は、ISSデータと比較して約5.5%系統的に高めに測定されており、これに伴い補正係数0.984の適用が不可欠であった。
• Sac PeakとISSデータの間の線形回帰により、相関係数r = 0.91のスケーリング式が得られ、強い統計的有意な関係（p < 0.0001）が確認された。
• Kodaikanalプラージュ指数は、相関係数r = 0.999の線形変換により、NSO 1-Å放出指数スケールに成功して変換され、両データセット間の高い一貫性が裏付けられた。
• 最終的な合成時系列（1907年1月から2017年10月まで）は、Kodaikanal（1907–1987年）、NSO/Sac Peak（1977–2015年）、SOLIS/ISS（2006–2017年）のデータを統合し、継続性と校正性を確保した。
• 合成データはSOLISのウェブサイト（http://solis.nso.edu/0/iss/）を通じて公開されており、太陽コロナ層活動と地球の気候への影響に関する長期的分析が可能である。
• 統合されたデータセットは、1世紀以上にわたる太陽紫外線放射輝度変動の信頼性の高いプロキシとして機能し、気候および宇宙天気研究を支援する。