[論文レビュー] Solar Activity Indices in 21, 22 and 23 Cycles

Е. А. Бруевич, G. V. Yakunina|arXiv (Cornell University)|Feb 27, 2011

Solar Radiation and Photovoltaics参考文献 2被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、太陽周期21、22、23にわたる月次の太陽活動指数（ワルフ数W、10.7 cm電波放射度$F_{10,7}$、Mg IIインデックス、全太陽放射度、X線0.1–0.8 nm背景）を分析した。Wと$F_{10,7}$の相関は5.5年周期で変動し、増加期・減少期にピークに達し、2001年に最小値を示す。これは、太陽活動が変化している時期に線形関係が強くなることを示唆している。

ABSTRACT

The monthly average values of the main solar activity indices such as Wolf numbers (W), 10,7 cm radio flux (F10,7), 0,1-0,8 nm background, total solar irradiance and Mg II UV-index (280 nm core to wing ratio) were studied for 23 activity cycle. The correlation coefficients of linear regression for main solar activity indices versus F10,7 were analyzed for every year of 23 activity cycle. All the correlation coefficients for 23 activity cycle have the minimum values in 2001. We also analyzed the connection between monthly average values of the most popular indices W and F10,7 for 21, 22 and 23 solar activity cycles. The values of every year linear regression correlation coefficients for W versus F10,7 show the cyclic variations with period closed to half path of so-called 11-year period of solar activity.

研究の動機と目的

• 太陽周期21、22、23における主な太陽活動指数（ワルフ数W、$F_{10,7}$、Mg IIインデックス、全太陽放射度、X線0.1–0.8 nm背景）の時間的変動を調査すること。
• 第23太陽周期にわたる$F_{10,7}$と他の太陽指数間の線形相関を定量的に評価し、段階依存の関係を分析すること。
• 太陽周期21–23にわたるWと$F_{10,7}$の年間相関係数($K_{corr}$)の変化を検討し、周期的変調を検出すること。
• 太陽周期段階（増加期、最大期、減少期）が活動指数間の線形関係の強度に与える影響を特定すること。
• これらの相関関係が、特に段階移行期における太陽活動予測に与える意味を評価すること。

提案手法

• 太陽地磁気データブルーブックおよび衛星観測（NOAA、ENVISAT）から得た太陽周期21–23の月平均活動指数値を用いた。
• 第23太陽周期の各年にわたり、$F_{10,7}$と他の指数（W、Mg II、全放射度、0.1–0.8 nm X線背景）との線形相関係数$K_{corr}$を計算した。
• 周期23を3段階に分割して分析した：増加期（1997年10月–1997年11月）、最大期（1997年11月–2002年7月）、減少期（2002年7月–2006年1月）の段階別相関分析を実施した。
• 太陽周期21–23にわたるW–$F_{10,7}$関係の年間$K_{corr}$値を算出し、相関強度の周期的変調を検出した。
• スペクトル解析を用いて$K_{corr}$の位相ロックされた周期的挙動を分析し、変調周期を推定した。
• NOAAとENVISATデータ間のMg IIインデックスの一貫性を検証した。両者で0.5%の一致と0.995の相関係数が得られた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 第23太陽周期にわたる$F_{10,7}$と他の太陽活動指数間の年間相関係数はどのように変化するか？
• RQ2 第23太陽周期におけるワルフ数（W）と$F_{10,7}$の線形関係の段階依存の強度はどのようになるか？
• RQ3 Wと$F_{10,7}$の相関は、太陽周期21–23にわたって周期的変調を示すか。その周期は何か？
• RQ4 なぜ$F_{10,7}$と0.1–0.8 nm X線背景放射度の相関が、研究されたすべての指数の中で最も弱いか？
• RQ5 2001年の相関係数の最小値は、太陽周期のダイナミクスとどのように関係しているか？

主な発見

• ワルフ数（W）と$F_{10,7}$の相関係数（$K_{corr}$）は、周期23の最大期に0.7429の最小値を示し、太陽最大期には線形関係が弱いことを示している。
• Wと$F_{10,7}$の$K_{corr}$は、減少期（0.9615）と増加期（0.9195）に最も高く、遷移期に強い線形依存関係があることを示している。
• W–$F_{10,7}$、Mg II–$F_{10,7}$、全放射度–$F_{10,7}$、0.1–0.8 nm背景–$F_{10,7}$のすべての$K_{corr}$値が2001年に最小値を示し、その年は特異な分離状態にあったことを示している。
• W–$F_{10,7}$の年間$K_{corr}$値は約5.5年周期で変動し、11年周期の太陽周期の半分に相当する。
• $F_{10,7}$と0.1–0.8 nm X線背景放射度の$K_{corr}$は、全周期を通じて最も低く（0.8124）、他の指数と比較して線形関係が弱いことを示している。
• 本研究では、W–$F_{10,7}$関係が増加期・減少期に最も強く、$F_{10,7}$を用いた太陽指数の予測性能がこれらの段階で優れていることが確認された。