КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 17-17-01215
НазваниеCоздание метода ранней диагностики геомагнитных бурь на основе цифровой обработки временных рядов матриц наблюдений мюонного годоскопа
Руководитель Соловьев Анатолий Александрович, Доктор физико-математических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Геофизический центр Российской академии наук , г Москва
Конкурс №18 - Конкурс 2017 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-405 - Геомагнитное поле, геодинамо, палеомагнетизм
Ключевые слова магнитосфера, мюонные годоскопы, матричные данные, диагностика, гелиосфера, геомагнитная буря, цифровая обработка, системный анализ, распознавание образов
Код ГРНТИ37.15.21 37.15.25 37.15.34
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
В основе проекта лежит принципиально новый подход к распознаванию предвестников геомагнитных бурь и ранней диагностики связанных с ними экстремальных событий в гелио и магнитосфере на основе системного анализа данных наблюдений мюонного годоскопа. Ранняя диагностика геомагнитных бурь представляет собой фундаментальную задачу геофизики и комплекса наук о Земле.
Для реализации диагностики используется физическая установка - мюонный годоскоп, разработанная в МИФИ и являющаяся в настоящий момент единственной в мире, реализующей измерения угловых распределений интенсивностей космических мюонных потоков, которые служат индикаторами рассматриваемых экстремальных событий, связанных с солнечными корональными выбросами и плазменными образованиями.
Измерения интенсивностей формируются в последовательности матриц со большими массивами данных для последующей обработки в ЭВМ. Применяются специальные математические технологии интеллектуального анализа данных, локальных аппроксимационные моделей и аппроксимационных сплайнов для одномерной и двумерной фильтрации больших массивов матричных данных с целью детектирования Форбуш- эффектов и принятия решений для ранней диагностики.
Актуальность проекта определяется тем, что его результаты направлены на решение сложной фундаментальной научной проблемы диагностики экстремальных событий, имеющей большое научно- техническое, экономическое и социальное значение. Актуальность проекта обусловливается тем, что предлагаемый в нём метод даёт возможность уменьшения последствий от природных экстремальных катастрофических событий. Актуальность проекта состоит в предложении реализации ранней диагностики геомагнитных бурь, являющихся следствием возникновения солнечных корональных плазменных образований- выбросов, перемещающихся в гелиосфере и достигающих геомагнитосферы за время порядка двое суток, и представляющих собой достаточно опасные экстремальные событием, которое могут воздействовать катастрофически на биологические и технические системы.
Предлагаемый проект актуален, поскольку современные методы позволяют реализовать диагностику геомагнитных бурь с помощью сигналов Sudden Commencement геомагнитного поля за время порядка 3-5 часов, но с малой надёжностью, или с помощью данных от космических аппаратов, помещённых в точку Лагранжа гелиосферы, за время порядка 1 час с достаточно хорошей надёжностью (отметим, что указанные аппараты являются американскими, доступность данных от них не регулируется международными соглашениями и в любой момент может быть ограничена). Методы обработки данных от мюонных годоскопов позволяют обеспечить диагностирование экстремальных событий за время порядка 1.5-2 суток и реализовать информационную независимость России.
Научная новизна проекта базируется на использовании уникальной установки - мюонного годоскопа, в которой применены новые наукоёмкие программно- аппаратные решения.
Научная новизна проекта состоит в разработанных новых математических подходах для интеллектуального анализа, новых методах цифровой обработки больших массивов матричных данных, основанные на параллельных алгоритмах, локальных аппроксимационных моделях, аппроксимационных сплайнов и разработки специальных методов фильтрации - обнаружения аномалий в двумерных массивах матричных данных и математической технологии принятия решений для ранней диагностики.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1. Гетманов В.Г., Гвишиани А.Д., Сидоров Р.В., Соловьёв А.А., Богоутдинов Ш.Р., Яшин И.И., Дмитриева А.Н., Ковыляева А.А., Астапов И.И. Фильтрация наблюдений угловых распределений мюонных потоков от годоскопа «УРАГАН» Ядерная физики и инжиниринг (год публикации - 2017)
2. Астапов И.И., Барбашина Н.С., Богоутдинов Ш.Р., Борог В.В., Веселовский И.С., Гетманов В.Г., Гвишиани А.Д., Дмитриева А.Н., Мишутина Ю.Н., Осетрова Н.В., Петрухин А.А, Сидоров Р.В., Соловьёв А.А., Шутенко В.В., Яшин И.И. Исследование анизотропии потока мюонов во время негеоэффективных корональных выбросов масс 2016 года Ядерная физики и инжиниринг (год публикации - 2017)
3.
Сидоров Р.В., Соловьев А.А., Красноперов Р.И., Кудин Д.В., Груднев А.А., Копытенко Ю.А., Котиков А.Л., Сергушин П.А.
Saint Petersburg magnetic observatory: from Voeikovo subdivision to INTERMAGNET certification
Geoscientific Instrumentation, Methods and Data Systems, 6, 473–485, 2017 (год публикации - 2017)
10.5194/gi-6-473-2017
4. Гетманов В.Г., Гвишиани А.Д., Сидоров Р.В., Соловьёв А.А., Богоутдинов Ш.Р., Яшин И.И., Дмитриева А.Н., Ковыляева А.А., Астапов И.И. Математическая модель наблюдений от мюонного годоскопа с учётом кинематики и геометрии солнечных корональных выбросов масс Ядерная физики и инжиниринг (год публикации - 2017)
Публикации
1. Гетманов В.Г., Перегудов Д.В., Шутенко В.В., Яшин И.И. Метод оценивания модели аппаратной функции мюонного годоскопа УРАГАН на основе статистических испытаний Измерительная техника (год публикации - 2019)
2. Гетманов В.Г., Гвишиани А.Д., Перегудов Д.В., Яшин И.И., Соловьёв А.А., Добровольский М.Н., Сидоров Р.В. Ранняя диагностика геомагнитных бурь на основе наблюдений систем космического мониторинга Солнечно-земная физика, №1, 2019 (год публикации - 2019)
3. Добровольский М.Н., Астапов И.И., Барбашина Н.С., Гвишиани А.Д., Гетманов В.Г., Дмитриева А.Н., Ковыляева А.А., Перегудов Д.В., Петрухин А.А., Сидоров Р.В., Соловьёв А.А., Шутенко В.В., Яшин И.И. Метод поиска локальной анизотропии потоков мюонов в матричных данных годоскопа УРАГАН Известия Российской академии наук. Серия физическая (год публикации - 2019)
4. Сидоров Р.В., Астапов И.И., Барбашина Н.С., Гвишиани А.Д., Гетманов В.Г., Дмитриева А.Н., Добровольский М.Н., Перегудов Д.В., Cоловьёв А.А., Чинкин В.Е., Шутенко В.В., Яшин И.И. Метод устранения суточных вариаций потоков мюонов для матричных наблюдений годоскопа УРАГАН Известия Российской академии наук. Серия физическая (год публикации - 2019)
5. Яшин И.И., Астапов И.И., Барбашина Н.С., Дмитриева А.Н., Компаниец К.Г., Петрухин А.А., Шутенко В.В. GSE-отображение деформаций углового распределения потока мюонов, регистрируемого годоскопом УРАГАН, в режиме реального времени Известия Российской академии наук. Серия физическая (год публикации - 2019)
6. Ковыляева А.А., Астапов И.И., Барбашина Н.С., Борог В.В., Дмитриева А.Н., Компаниец К.Г., Мишутина Ю.Н., Петрухин А. А., Шутенко В.В., Яковлева Е.И., Яшин И.И. Исследование характеристик форбуш-эффектов, зарегистрированных мюонным годоскопом УРАГАН в 2012 – 2017 гг. Известия Российской академии наук. Серия физическая (год публикации - 2019)
7.
Гетманов В.Г., Крянев А.В., Борог В.В., Сидоров Р.В., Улизко М.С., Бутырский Е.Ю.
Фильтрация трендов с форбуш-эффектами временных рядов наблюдений систем мониторинга космических лучей
Письма в журнал Физика элементарных частиц и атомного ядра, т.15, №2, с. 163-170 (год публикации - 2018)
10.1134/S154747711802005X
Публикации
1.
Сидоров Р.В., Соловьев А.А., Гвишиани А.Д., Гетманов В.Г., Мандеа М., Петрухин А.А., Яшин И.И., Образцов А.Н.
A combined analysis of geomagnetic data and cosmic ray secondaries for the September 2017 space weather event studies
Russian Journal of Earth Sciences, RUSSIAN JOURNAL OF EARTH SCIENCES, VOL. 19, ES4001 (год публикации - 2019)
10.2205/2019ES0006761
2.
Перегудов Д.В., Астапов И.И., Барбашина Н.С., Гвишиани А.Д., Гетманов В.Г., Добровольский М.Н., Дмитриева А.Н.. Сидоров Р.В., Соловьёв А.А., Шутенко В.В., Яшин И.И.
The hardware function of the URAGAN muon hodoscope
Journal of Physics: Conference Series, Volume 1181, Issue 1, 10 March 2019, Номер статьи 012064 (год публикации - 2019)
10.1088/1742-6596/1181/1/012064
3.
Ковыляева А.А., Шутенко В.В., Астапов И.И., Барбашина Н.С., Дмитриева А.Н., Яшин И.И.
Analysis of trajectories of primary particles and muons detected at the Earth's surface with different polarity of the Sun
Journal of Physics: Conference Series, Volume 1181, Issue 1, 10 March 2019, Номер статьи 012014 (год публикации - 2019)
10.1088/1742-6596/1181/1/012014
4. Астапов И.И., Бутырский Е.Ю., Чинкин В.Е., Дмитриева А.Н., Добровольский М.Н., Гетманов В.Г., Гвишиани А.Д., Ковыляева А.А., Сидоров Р.В., Соловьев А.А., Яшин И.И. Study of Cross-Correlation between Information Matrixes of Observation of the URAGAN Hodoscope and Dst Index Physics of Аtomic Nuclei (год публикации - 2019)
5. Астапов И.И., Гвишиани А.Д., Гетманов В.Г., Дмитриева А.Н., Добровольский М.Н., Ковыляева А.А., Сидоров Р.В., Соловьев А.А., Чинкин В.Е., Яшин И.И. Elimination of Diurnal, Annual, and Solar Variations in the Matrix Observations of the URAGAN Muon Hodoscope Physics of Аtomic Nuclei (год публикации - 2019)
6. Чинкин В.Е., Астапов И.И., Гвишиани А.Д., Гетманов В.Г., Дмитриева А.Н., Добровольский М.Н., Ковыляева А.А., Сидоров Р.В., Соловьев А.А., Яшин И.И. Method for the Identification of Heliospheric Anomalies Based on the Functions of the Characteristic Deviations for the Observation Matrices of the Muon Hodoscope Physics of Аtomic Nuclei (год публикации - 2019)