太阳风原位数据中行星际日冕物质抛射的自动检测
太阳与恒星天体物理
2024-05-06 v2 天体物理仪器与方法
机器学习
计算物理
空间物理
摘要
行星际日冕物质抛射（ICMEs）是空间天气扰动的主要驱动因素之一。过去，人们使用不同方法在太阳风原位观测得到的现有时间序列中自动检测事件。然而，面对来自不同仪器的大量数据，准确而快速的检测仍具挑战。针对 ICME 的自动检测，我们提出一种使用近期在医学图像分割中证明成功的方法的流程。与现有方法比较发现，在取得相似结果的同时，我们的模型在训练时间上优于基线约 20 倍，从而更适用于其他数据集。该方法在 Wind 航天器 1997 至 2015 年的原位数据上测试，真技能统计量（TSS）为 0.64。在 640 个 ICME 中，我们的算法正确检测出 466 个，共产生 254 个假阳性。此外，在来自 Wind、STEREO-A 和 STEREO-B 的特征更少、训练集更小的数据集上，其真技能统计量分别为 0.56、0.57 和 0.53，结果合理。我们的流程能以约 2 小时 56 分钟的平均绝对误差（MAE）找到 ICME 起始时间，以 3 小时 20 分钟的 MAE 找到结束时间。相对较快的训练使得超参数调优简便，因此可轻易用于检测太阳风数据中的其他结构与现象，如共转相互作用区。
引用
@article{arxiv.2205.03578,
title = {Automatic Detection of Interplanetary Coronal Mass Ejections in Solar Wind In Situ Data},
author = {Hannah T. Rüdisser and Andreas Windisch and Ute V. Amerstorfer and Christian Möstl and Tanja Amerstorfer and Rachel L. Bailey and Martin A. Reiss},
journal= {arXiv preprint arXiv:2205.03578},
year = {2024}
}