Развитие математических методов интеллектуального анализа данных геофизического мониторинга и расширение сети высокоточных наблюдений магнитного поля для изучения электромагнитных параметров земли и околоземного пространства

Предложен новый метод, который дает возможность исследователями в области солнечно-земной физики и геофизики по данным 2D сети магнитометров автоматически находить несколько одновременных вихревых структур в ионосфере и определять их характерные параметры. Работа метода продемонстрирована на примере изучения конвективного холловского вихря. Проверена гипотеза о магнитной буре как триггере землетрясений для региона с высокой сейсмичностью – Аляски, где магнитная активность значительно мощнее, чем на низких широтах. Статистика геомагнитных вариаций за 10 дней до и после поверхностных землетрясений не показывает статистически значимых отклонений, что ставит под сомнение гипотезу о магнитной буре как возможном триггере землетрясений.Представлены результаты измерений геомагнитных вариаций во время прохождения болида через магнитосферу и атмосферу Земли 18 декабря 2018 г. (Bering Sea Bolide event) вблизи Камчатки. Этот редкий случай сопровождался взрывом болида на высоте около 25 км, но магнитный сигнал, вызванный взрывом, не обнаружен. При этом наблюдались низкочастотные геомагнитные вариации, сходные с Pc3 пульсациями, во время движения болида в магнитосфере Земли до момента взрыва, которые могут быть связаны с триггерным возбуждением альвеновских резонансов быстро движущимся болидом. В рамках развития дискретного математического анализа (ДМА) в 2020 г. исследования велись по трем направлениям. Первое напавление связано с созданием и развитием проекционного метода решения систем линейных уравнений, открывающего большие возможности в решении обратных задач геофизики. Первые результаты получены для обратных задач гравиметрии. Второе и третье направления связаны с теоретическим развитием ДМА, как для одномерного (продолжение исследований трендов на временных рядах), так и многомерного (формализация для дискретной функции нескольких переменных понятий градиента, гессиана, критичности) случаев. Предложен метод двумерной фильтрации, базирующийся на построении систем аппроксимационных скользящих локальных модельных функций с последующим их взвешенным усреднением. Разработан алгоритм двумерной фильтрации, основанный на суммировании аппроксимационных скользящих кусочно-линейных модельных функциях с весовыми коэффициентами; рассмотрена оптимизация параметров алгоритма фильтрации. Приведены результаты тестирования алгоритма фильтрации и вычисления его оптимальных параметров на модельных двумерных функциях с шумами. Произведено сравнительное оценивание погрешностей алгоритма. Представлен пример тестирования разработанного метода фильтрации на модельных двумерных функциях.В 2020 г. проводились работы по развитию высокоточных геомагнитных обсерваторий на территории РФ и ближнего зарубежья, расширение базы данных наблюдений абсолютных значений компонент магнитного поля Земли и разработка специальной базы данных для наблюдений, полученных в ходе сверки абсолютных обсерваторских деклинометров/инклинометров. Полностью укомплектована высокоточной магнитометрической аппаратурой новая совместная геомагнитная обсерватория «Гюлагарак» (Армения), на которой начаты регулярные абсолютные измерения. Обновлена и усовершенствована инфраструктура магнитных обсерваторий «Климовская», «Белое море» и «Санкт-Петербург». В 2020 г. присвоены DOI новым массивам компонент геомагнитных наблюдений.Дальнейшее развитие аналитической системы сбора и анализа геомагнитных данных МАГНУС (Мониторинг и Анализ Геомагнитных аНомалий в Унифицированной Среде) было выполнено с фокусировкой на улучшение качества квазиокончательных и окончательных геомагнитных данных, подготавливаемых с использованием разработанных алгоритмов обработки данных. Существенно переработаны и расширены возможности пользовательского взаимодействия с аппаратно-программным комплексом (АПК) МАГНУС. Другие улучшения касаются расширения базы метаданных и вспомогательных данных. С 2020 г. АПК МАГНУС обеспечивает отправку квазиокончательных данных обсерваторий в ИНТЕРМАГНЕТ. Начата автоматическая загрузка секундных данных о плотности ионосферных токов в хранилище МАГНУС.