Проводимые с марта 1997 года измерения электромагнитных полей крайне низких частот в режиме непрерывного мониторинга в Томске позволили накопить большой объем уникальных данных. Методика проведения измерений, позволяет определять основные резонансные характеристики (частоты, амплитуды и добротности) для первых четырех мод шумановских резонансов.
Проведенные исследования позволили определить вид изменений во времени среднемесячных значений резонансных частот за весь период наблюдений (с марта 1997г. по март 2025г.). Для каждой резонансной частоты имеет место годовая повторяемость. Также у каждой резонансной частоты есть свой характерный сезонный ход. Наряду с сезонными изменениями имеют место изменения с масштабом порядка суток и менее. Ниже представлены сезонно-суточные распределения резонансных частот.
Вариации первой резонансной частоты
Вариации второй резонансной частоты
Вариации третьей резонансной частоты
Вариации четвертой резонансной частоты
Для описания вклада регулярных временных изменений была построена эмпирическая модель, описывающая динамику изменений резонансных частот для первых четырех мод. При построении этой модели в качестве исходных данных были взяты для каждого часа среднемесячные значения резонансных частот первых четырех мод с марта 1997 года по март 2025 года. Спектральный анализ этих вариаций показал, что доминирующими по амплитуде являются 24-, 12-, 8- часовые гармоники, что, в свою очередь, определило выбор вида эмпирической модели:
где f(m,t) – резонансная частота, m – номер месяца, t – местное время в часах, Trend – низкочастотный длиннопериодный тренд, delta – остаточная часть, < f(m,t)>, Ii(m) и Qi(m) – среднее значение и квадратурные составляющие, определяющие сезонные гармонические колебания параметров суточного разложения (F(m)). Здесь также спектральный анализ вариаций F(m) показал, что доминирующими по амплитуде являются 12-, 6- и 4- месячные гармоники, что, в свою очередь, определило выбор вида параметров суточного разложения
Из анализа рассчитанных численных значений амплитуд спектральных параметров следует, что значения, меньше 10 мГц, которые ниже порога определения значений резонансных частот, можно не учитывать, поэтому:
– при расчете первой резонансной частоты можно не учитывать 4-х месячные сезонные гармоники во всех спектральных параметрах, а также 6-ти месячные в 12-ти и 8-ми часовых суточных гармониках, при этом коэффициент детерминации R2=0.96;
– при расчете второй резонансной частоты можно не учитывать 4-х месячные сезонные гармоники во всех суточных гармониках, а также 6-ти месячные в 8-ми часовых суточных гармониках, R2=0.98;
– при расчете третьей резонансной частоты можно не учитывать только 4-х месячные сезонные гармоники и только в 8-ми часовых суточных гармониках, R2=0.93;
– при расчете четвертой резонансной частоты коэффициент детерминации R2=0.85.
Ниже представлены сезонно-суточные распределения резонансных частот и их модельное описание:
Модельные вариации первой резонансной частоты
Модельные вариации второй резонансной частоты
Модельные вариации третьей резонансной частоты
Модельные вариации четвертой резонансной частоты
Низкочастотные длинноопериодные тренды для первых четырех резонансных частот представлены на рисунке ниже.
Ранее на более коротком временном ряду эти тренды можно было описать полиномами 7-ой степени. Сегодня уже ясно, что это описание не подходит к эмпирическому описанию 27-летнего ряда. Ранее в разных научных работах на разных длительностях, в разное время и в разных регионах Земли делается попытка объяснения поведения тренда только для первой резонансной частоты под влиянием 11 летнего цикла солнечной активности. Но здесь тоже появляются разные не стыковки, такие как опережающее изменение в тренде первой резонансной частоты по сравнению с изменениями в солнечной активности, а по данным, полученным в Томске, наблюдается разное поведение трендов на резонансных частотах. В результате проведенного спектрального анализа, оказалось, что наибольшее значение приходится на амплитуду самой длиннопериодической гармоники (27-летней), 11-летней гармоники вообще не наблюдается. Поэтому, скорее всего такое поведение трендов обусловлено какими-то длиннопериодными климатическими изменениями, и не связано с 11-летним циклом солнечной активности.
На основе полученной эмпирической модели производятся прогнозные оценки в вариациях резонансных частот первых четырех мод шумановских резонансов.
Все материалы этого сайта являются объектами авторского права. Запрещается копирование, распространение или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя.