Features of the next reversal of the geomagnetic field

В статье обсуждаются возможность проявления очередной инверсии геомагнитного поля (ГМП) и его некоторые особенности. Дипольное поле (ДП) приблизится к нулевой отметке, которую достигнет примерно в 3500 году. С 1500 года, на фоне понижения ДП происходит рост октупольного и квадрупольного компонент ГМП и их суммы (О+К). ДП, согласно нашей модели геомагнетизма, после прохождения нулевой отметки начнет расти с обратным знаком и противодействовать (О+К) полю, понижая его уровень до нуля. В этот момент (≈ 6000 год) поле (N) будет иметь минимальную величину. Затем начнется рост ДП обратного значения (R). Инверсия закончится при достижении этим полем устойчивой величины. The possibility of a new reversal of the geomagnetic field (GMF) and some of its features are discussed. In 3500 the dipole field (DF) will become near zero. Since 1500, along with the decrease of DF, there has been an increase of the octupole and quadrupole components of the GMF as well as their sum (O+Q). According to our model of geomagnetism, after passing the zero the reversing DF will start its rise counteracting the (O+Q) field and lowering its value to zero. In about 6000 the total field DF+O+Q (N) will be minimum. After DF reaches a stable value the reversal will complete.

On the accuracy of aurora visible boundaries in the OVATION Prime (PC) model

Оценка положения экваториальных границ аврорального овала при разных магнитосферных условиях, несёт в себе информацию о формирующихся плазменных структурах, глубине их проникновения во внутреннюю магнитосферу, движении внутренней границы плазменного слоя и т.д. Развитие алгоритмов определения положения видимой экваториальной границы аврорального овала является важной частью исследований, связанных с разработкой моделей химического состава ионосферы, моделей авроральных высыпаний частиц и оценки точности этих моделей. Немаловажную роль исследования полярных сияний (прогноз, интенсивность, положение) играют и для развития туристического сегмента в Арктике и информационных ресурсов служб мониторинга и прогноза космической погоды. В рамках исследования оценки точности положения видимых границ овала сияний в моделях авроральных высыпаний частиц была выбрана наземная наблюдательная сеть оптических камер всего неба проекта THEMIS, запущенная в 2008 г., и модифицированная модель OVATION Prime (PC), разработанная в отделе Геофизики ФГБУ «ААНИИ использующая в качестве входного параметра наземный индекс полярной шапки (PC-индекс). The location of the equatorial boundaries of the auroral oval under different magnetospheric conditions contains information about the forming plasma structures, the depth of their penetration into the inner magnetosphere, the motion of the inner boundary of the plasma layer, etc. The development of methods and algorithms for determining the position of the visible equatorial boundary of the auroral oval is an important part of research related to the development of models of the chemical composition of the ionosphere, models of auroral particle precipitation, and assessment of the accuracy of these models. Research of aurora borealis (forecast, intensity, position) also plays an important role for the development of the tourist segment in the Arctic and information resources of space weather monitoring and forecasting services.

Steklov problem of the first class for a fractional order delay differential equation

Методом функции Грина получено решение задачи Стеклова первого класса для линейного уравнения с дробной производной Герасимова-Капуто с запаздывающим аргументом. Доказана теорема существования и единственности задачи. The solution to the Steklov problem with conditions of the first class for a linear delay differential equation with a Gerasimov-Caputo fractional derivative is obtained by Green function method. The existence and uniqueness theorem to the problem is proved.

Climatic variability of the stratosphere-troposphere coupling during the last decades

В данной работе показано, как изменялось взаимодействие между тропосферой и стратосферой в последние десятилетия. Также оценено влияние таких явлений, как квазидвухлетнее колебание (КДК) на данное взаимодействие. Для этого было проанализировано распространение планетарных волн в атмосфере с использованием трехмерных потоков волновой активности, показана временная изменчивость потоков и линейный тренд. Кроме того, была оценена реакция тропосферы над Сибирью и Восточной Азией на КДК. The study of the variability of stratosphere-troposphere coupling during the last decades is considered. The influence of such phenomena as quasi-biennial oscillation (QBO) on this interaction was also estimated. For this, the propagation of planetary waves in the atmosphere was analyzed using three-dimensional wave activity fluxes. The temporal variability of fluxes and a linear trend was shown. In addition, the response of the troposphere over Siberia and East Asia to the QBO was assessed.

Investigation of gamma background in parks and recreation areas of the city of Petropavlovsk-Kamchatsky

Работа посвящена исследованию гамма-фона в городской среде Петропавловска-Камчатского (Камчатский край), а именно в парках и зонах отдыха. Измерения мощности поглощенной дозы проводились на разработанном коллективном Томского политехнического университета (ТПУ) дозиметре с использованием органического сцинтиллятора ВС-408, который является схожим по техническим характеристикам с БДКГ-01. С целью вычисления поправочного коэффициента для перевода показаний дозиметра из имп/с в нЗв/ч был проведен ряд калибровочных измерений с точечными источниками гамма-излучения – 60Co и 137Cs. Разработанным дозиметром проводились измерения длительностью не менее 5 минут в различных районах города Петропавловска-Камчатского, особое внимание уделялось исследованию объектов техносферы из материалов, являющимися природными источниками повышенного гамма-излучения. Исследования показали, что памятник В. И. Ленину и стела «Город воинской славы» в центре города Петропавловска-Камчатского содержат граниты у их основания, которые дают завышенный гамма-фон The work is devoted to the study of the gamma background in the urban environment of Petropavlovsk-Kamchatsky (Kamchatka Territory), namely in parks and recreation areas. Measurements of the absorbed dose rate were carried out on a scintillation organic dosimeter developed by the team of the Tomsk Polytechnic University (TPU), which is a more budgetary analogue of the BDKG-01. In order to calculate the correction factor for converting the dosimeter readings from impulses/s to nSv/h, a number of calibration measurements were carried out with point sources of gamma radiation – 60Co and 137 Cs. The developed dosimeter carried out measurements with a duration of at least 5 minutes in various districts of the city of Petropavlovsk-Kamchatsky, special attention was paid to the study of technosphere objects made of materials that are natural sources of increased gamma radiation. Studies have shown that the monument to V. I. Lenin and the stele « City of Military Glory » in the center of the city of Petropavlovsk-Kamchatsky contain granites at their base, which give an overestimated gamma background.

The spatial and temporal variability of convective instability in the south of Western Siberia according to ERA5 reanalysis data

Представлены результаты сравнительного анализа пространственно-временной изменчивости конвективной неустойчивости на юге Западной Сибири по данным индексов неустойчивости K-Index и Total Totals, полученных из реанализа ERA5. Показано, что по значениям обоих индексов максимум конвективной неустойчивости над югом Западной Сибири приходится на Кулундинскую равнину и пойму верхнего течения р. Иртыш. Кроме того, высокие значения индексов наблюдаются над юго-востоком Урала и северо-востоком Васюганской равнины. Северная граница со значениями KIQ1 ≥ 30 ◦C и TTQ1 ≥ 50 ◦C, указывающими на вероятность образования гроз 70%, простирается до 62◦ и 61◦ с.ш. соответственно. За период 1990–2019 гг. в динамике среднегодовых значений KIQ1, в целом по территории, преобладает положительный тренд, а в динамике TTQ1 на большей части территории значимые изменения отсутствуют, однако отмечается цикличность с периодом ∼ 10 лет. A comparative analysis of the spatio-temporal variability of convective instability in the south of Western Siberia according to the K-Index and Total Totals index obtained from the ERA5 reanalysis is presented. Related to both indices, the Kulunda plain and the upper Irtysh River floodplain have the highest level of convective instability in the south of Western Siberia. In addition, high index values are observed over the southeastern Urals and the northeastern Vasyugan plain. The northern boundary extends to 62◦ and 61◦ N, respectively, with KIQ1 ≥ 30 ◦C and TTQ1 ≥ 50 ◦C, indicating a thunderstorm probability greater than 70%. The dynamics of annual average KIQ1 values for the territory as a whole are dominated by a positive trend for the period 1990–2019, and there are no significant changes in TTQ1 dynamics for most of the territory, but there is cyclicality with a period of ∼ 10 years.

Boundary value problem with a displacement for a hyperbolic equation of third order with a derivative under boundary conditions

В работе исследована краевая задача со смещением для гиперболического уравнения третьего порядка, которая содержит производную в граничных условиях. Доказана теорема единственности и существования регулярного решения исследуемой задачи. The paper investigates a boundary value problem with a shift for a third-order hyperbolic equation, which contains a derivative in the boundary conditions. A uniqueness and existence theorem for a regular solution of the problem under study is proved.

A model for estimating the value of the applied pressure based on the analysis of tactile sensor signals using machine learning methods

В рамках настоящего исследования был проведен анализ существующих работ, посвященных интерпретации показаний тактильных сенсорных устройств, по результатам которого была предложена модель машинного обучения, позволяющая осуществлять оценку величины приложенного давления к поверхности тактильного сенсора давления емкостного типа. В качестве опорных моделей обработки и интерпретации сигналов данного устройства в работе рассматривались несколько методов машинного обучения: линейная регрессия, полиномиальная регрессия, регрессия дерева решений, частичная регрессия наименьших квадратов и полносвязная нейронная сеть прямого распространения. Обучение опорных моделей и апробация конечного решения проводилась на авторском наборе данных, включающем в себя более 3000 экземпляров данных. Согласно полученным результатам, наилучшее качество определения величины приложенного давления продемонстрирован решением на основе полносвязной нейронной сети прямого распространения. Коэффициент детерминации и средний модуль отклонения для данного решения на тестовой выборке составили 0,93 и 13,14 кПа соответственно. Currently, in the field of developing sensing systems for robotic means, one of the urgent tasks is the problem of interpreting the data of tactile pressure and proximity sensors. As a rule, the solution to this problem is complicated both by the dependence of the indicators of tactile sensors on the type of object’s material and by the design features of each individual device. In this study, an analysis of existing works devoted to the interpretation of the readings of tactile sensor devices was carried out. According to the analysis results a machine learning model was proposed that allows estimating the amount of pressure applied to the surface of a tactile pressure sensor of a capacitive type. The architecture of the proposed model includes two key blocks of data analysis, the first one is aimed at recognizing the type of interaction object’s material and the second is devoted to the direct assessment of the magnitude of the pressure applied to the sensor. Several machine learning methods were considered as supporting models for processing and interpreting the signals of this device: linear regression, polynomial regression, decision tree regression, partial least squares regression and a fully connected feedforward neural network.

Cauchy problem for a substantially loaded hyperbolic equation

В работе проводится исследование задачи Коши для существенно нагруженного уравнения колебания одномерной струны. Приводятся примеры характеристических многообразий, для которых задача Коши поставлена корректно, а также нехарактеристических многообразий, для которых задача Коши поставлено некорректно. In this work, we study the Cauchy problem for a substantially loaded vibration equation of a one-dimensional string. Examples are given of characteristic manifolds for which the Cauchy problem is posed correctly, as well as non-characteristic manifolds for which the Cauchy problem is posed incorrectly.

Identification of ionospheric earthquake precursors in Kamchatka region based on correlation analysis

Сейсмическая активность является одним из источников изменчивости ионосферы. В данной работе на основе методики [1] исследовано изменение концентрации электронов в ионосфере, предшествующее наступлению сильных землетрясений с M ≥ 6.0 в Камчатском регионе. Данная методика основана на вычислении коэффициента корреляции между значениями критической частоты foF2 двух ионосферных станций, одна из которых расположена внутри зоны подготовки землетрясения, а другая – за ее пределами. Рассмотрены данные, полученные на двух станциях PETROPAVLOVSK (PK553) и EARECKSON (EA653) за период 01.09.2018–30.04.2021 гг. Статистический анализ критических частот foF2 показал, что для 6 из 8 землетрясений с M ≥ 6.0, произошедших на глубинах до 100 км и эпицентральных расстояниях до 500 км от расположения PK553, за 1–12 суток до их наступления предшествовало заметное уменьшение коэффициента корреляции. Seismic activity is one of the sources of ionospheric variability. In this work, we investigate electron concentration change in the ionosphere, preceding the onset of strong earthquakes with M ≥ 6.0 in Kamchatka region. The research technique is based on calculating the correlation coefficient between the critical frequency foF2 values at two ionospheric stations. One of them is located inside the earthquake preparation zone, and the other is outside it. The data obtained at two stations PETROPAVLOVSK (PK553) and EARECKSON (EA653) for the period 01.09.2018–30.04.2021 are considered. Statistical analysis of the critical frequencies foF2 showed that a noticeable decrease in the correlation coefficient was observed 1–7 days before the earthquakes for 6 out of 8 events with M ≥ 6.0 that occurred at depths of up to 100 km and epicentral distances of up to 500 km from the PK553 location.