[论文解读] 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 8

一句话总结

本文提出了太阳黑子数（SN）系列的2015年官方修订版，统一了多项修正，以解决长期存在的苏黎世-布鲁塞尔SN与太阳黑子群数（GN）之间的差异。通过消除历史上的0.6缩放因子，校正观测者相关的偏差，并统一规范，新SN系列在与独立GN数据的一致性方面得到改善，提升了太阳周期研究的透明度和可靠性。

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.

研究动机与目标

• 解决长期存在的苏黎世-布鲁塞尔太阳黑子数（SN）与太阳黑子群数（GN）系列之间40%的差异。
• 消除由于过时校准方法导致的SN系列历史不一致性和人为非均质性。
• 建立一种透明、标准化且可重复的太阳黑子数方法，改进误差报告。
• 确保新SN与独立GN重建结果之间兼容，无需临时调整。
• 通过更新规范，包括去除0.6缩放因子和引入标准误差，实现SN系列的现代化。

提出的方法

• 自1894年以来取消了沃尔夫-沃尔弗施加的0.6沃尔夫-沃尔弗缩放因子，恢复原始观测者计数，以符合现代观测标准。
• 基于多观测者对比和统计诊断（论文1），对1980年后‘布鲁塞尔’SN中的可变漂移进行了校正。
• 校正了1947年苏黎世引入的大小加权黑子计数法所导致的系统性向上偏差，该偏差影响了所有1947年及以后的数值。
• 基于鲁道夫·沃尔夫原始观测和观测者一致性检查，对早期SN值（自1849年起）进行了局部调整。
• 将所有修正整合为一个统一的SN系列，标记为2.0版本，通过版本控制和发布追踪确保透明度。
• 自1981年起，首次为每日、每月和每年的SN值引入标准误差估计，基于每日20至40名观测者的统计离散度。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何通过系统性地校正历史偏差，解决苏黎世-布鲁塞尔SN与太阳黑子群数之间长期存在的40%差异？
• RQ2 去除0.6缩放因子对太阳黑子数系列长期一致性和可解释性有何影响？
• RQ3 观测者相关的计数实践以及观测规程变化（如1947年起引入的大小加权）在多大程度上影响了SN系列的同质性？
• RQ4 是否可以独立于GN系列生成修订后的SN系列，同时仍与GN系列保持高度一致，以确保方法论的完整性？
• RQ5 如何系统性地将误差估计纳入SN系列，以提升科学透明度和可重复性？

主要发现

• 新太阳黑子数系列于2015年7月1日发布为2.0版本，取代了自1902年以来保持不变的旧版1.0。
• 1894年由A. 沃尔夫引入的0.6缩放因子被消除，恢复了原始观测者计数，解决了历史不一致性的主要根源。
• 对1980年后‘布鲁塞尔’SN中的可变漂移的校正已成功实施，使其与多观测者数据的对齐性得到改善。
• 1947年起苏黎世引入的大小加权黑子计数法所导致的向上偏差已得到校正，影响了该年份及以后的所有数值。
• 自1849年起的早期SN值经过局部调整，更准确地反映了鲁道夫·沃尔夫的原始观测，提升了与历史记录的一致性。
• 自1981年起首次在SN系列中引入标准误差估计，基于每日20至40名观测者的统计离散度，显著增强了数据透明度。