[論文レビュー] The new Sunspot Number: assembling all corrections

Frédéric, F. Clette+1 more|arXiv (Cornell University)|Oct 23, 2015

Solar and Space Plasma Dynamics参考文献 19被引用数 8

ひとこと要約

本論文は、長年のZürich-Brussels SNとGroup Sunspot Number (GN)の不一致を解消するための、2015年版公式Sunspot Number (SN)シリーズを提示する。歴史的な0.6倍のスケーリング係数を排除し、観測者依存のバイアスを補正し、規則を統一することで、新しいSNシリーズは独立したGNデータとより整合性を保ち、太陽黒spot周期の研究における透明性と信頼性が向上した。

ABSTRACT

The Sunspot Number, created by R.Wolf in 1849, provides a direct long-term record of solar activity from 1700 to the present. In spite of its central role in multiple studies of the solar dynamo and of the past Sun-Earth relations, it was never submitted to a global critical revision. However, various discrepancies with other solar indices recently motivated a full re-calibration of this series. Based on various diagnostics and corrections established in the framework of several Sunspot Number Workshops and described in Clette et al. 2014, we assembled all corrections in order to produce a new standard version of this reference time series. In this paper, we explain the three main corrections and the criteria used to choose a final optimal version of each correction factor or function, given the available information and published analyses. We then discuss the good agreement obtained with the Group sunspot Number derived from a recent reconstruction. Among the implications emerging from this re-calibrated series, we also discuss the absence of a rising secular trend in the newly-determined solar cycle amplitudes, also in relation with contradictory indications derived from cosmogenic radionuclides. As conclusion, we introduce the new version management scheme now implemented at the World Data Center - SILSO, which reflects a major conceptual transition: beyond the re-scaled numbers, this first revision of the Sunspot Number also transforms the former locked data archive into a living observational series open to future improvements.

研究の動機と目的

• 長年のZürich-Brussels Sunspot Number (SN)とGroup Sunspot Number (GN)の間の40％の差異を解消すること。
• 古くさいキャリブレーション手法に起因する、SNシリーズ内の歴史的不整合性および人工的な不均一性を解消すること。
• Sunspot Numberに透明性があり、標準化され、再現可能な方法論を確立し、誤差報告を改善すること。
• 新しいSNと独立したGN再構築との間の適合性を、臨時の調整なしに保つこと。
• SNシリーズを現代化し、規則の更新（特に0.6のスケーリング係数の削除）と標準誤差の導入を含めること。

提案手法

• 1894年から適用されてきた0.6のWolf–Wolferスケーリング係数を抑制し、現代の観測基準に合わせて元の観測者による数え上げを回復した。
• 1980年以降の'Brussels' SNにおける変動するずれを、複数観測者間の比較と統計的診断（論文1）に基づいて補正した。
• 1947年にZürichで導入されたサイズ重み付きspot数え上げが、1947年以降のすべての値に上向きバイアスをもたらしたのを是正した。
• 1849年からの初期SN値を、Rudolf Wolfの元の観測に基づく局所的補正と観測者間の一貫性の検証を用いて再評価した。
• すべての補正を統合し、バージョン2.0としてラベル付けされた単一で統一されたSNシリーズを作成。バージョニングとリリース追跡を導入し、透明性を確保した。
• 1981年以降の日次、月次、年次SN値に対して、観測者アンサンブル統計に基づく標準誤差推定を導入した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 長年のZürich-Brussels SNとGroup Sunspot Numberの間の40％の差異を、歴史的バイアスの系統的補正によってどのように解消できるか？
• RQ2 0.6のスケーリング係数の削除が、Sunspot Numberシリーズの長期的整合性と解釈可能性に与える影響は何か？
• RQ3 観測者依存の数え方や観測プロトコルの変更（例：1947年のサイズ重み付き数え方の導入）が、SNシリーズの均質性に及ぼす影響はどの程度か？
• RQ4 GNシリーズとは独立してSNシリーズを再構築できるか。その結果、GNとの強い一致を達成でき、方法論的整合性を保てるか？
• RQ5 誤差推定をどのように系統的にSNシリーズに組み込むことができるか。これにより、科学的透明性と再現可能性がどのように向上するか？

主な発見

• 2015年7月1日にリリースされた新しいSunspot Numberシリーズ、バージョン2.0は、1902年以来変更がなかった以前のバージョン1.0を置き換えた。
• 1894年にA. Wolferが導入した0.6のスケーリング係数は削除され、元の観測者による数え上げが回復され、歴史的不整合の主要因が解消された。
• 1980年以降の'Brussels' SNにおける変動するずれの補正が成功裏に実施され、複数観測者データとの整合性が向上した。
• 1947年以降にZürichで導入されたサイズ重み付きspot数え上げが引き起こした上向きバイアスが是正され、その年以降のすべての値に影響を与えた。
• 1849年からの初期SN値は、Rudolf Wolfの元の観測に基づく局所的補正が施され、歴史的記録との整合性が向上した。
• 1981年以降のSNシリーズに初めて標準誤差が導入され、1日あたり20〜40名の観測者による統計的分散に基づくもので、データの透明性が向上した。