Hilbert Transformation and Properties of Solar Cycles in “Envelope−Instantaneous Frequency” Variables

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

During analyzing a narrowband signal, the Hilbert transform is often used, which makes it possible to describe the process through slowly changing functions: the envelope (amplitude) and, weakly dependent on time, the characteristic frequency of the signal - the “instantaneous” frequency. Based on the smoothness of these characteristics, one can evaluate the process and compare it at different periods. This approach was used to analyze the spectral components of a series of average monthly Wolf numbers. This description of the main and second harmonics, supplemented by the properties of the long-period component, gives a fairly complete picture of the entire series of monthly averages. The work examines the correspondence of the characteristics of reliable data, with this approach, to the accepted description through the parameters of cycles (maximum of the cycle, duration of the cycle and its growth branches) and constructs an “envelope” of the maxima of the cycles. The time dynamics of the “instantaneous” frequencies of the fundamental and second harmonics of the entire series are also presented and significant differences in their behavior are noted in the intervals corresponding to the reconstructed and reliable parts.

Full Text

Restricted Access

About the authors

I. G. Shibaev

Pushkov Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere and Radio Wave Propagation Russian Academy of Science (IZMIRAN)

Author for correspondence.
Email: ishib@izmiran.ru
Russian Federation, Troitsk, Moscow

References

  1. Бендат Дж., Пирсол А. Прикладной анализ случайных данных. М.: Мир, 540 с. 1989.
  2. Витинский Ю.И., Копецкий М., Куклин Г.В. Статистика пятнообразовательной деятельности Солнца. М.: Наука, 296 с. 1986.
  3. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Радио и связь, 512 с. 1986.
  4. Иванов-Холодный Г.С., Чертопруд В.Е. Солнечная активность // Исследование космического пространства. Т. 33. С. 3−99. 1990. (Итоги науки и техники. ВИНИТИ АН СССР)
  5. Ишков В.Н., Шибаев И.Г. Циклы солнечной активности: общие характеристики и современные границы прогнозирования // Изв. РАН Сер. физ. Т. 70. № 10. С. 1439–1442. 2006.
  6. Шибаев И.Г. Оценка восстановленной части ряда чисел Вольфа и возможность её коррекции // Астрономический вестн. Т. 42. № 1. С. 66−74. 2008.
  7. Friedli Th.K. Sunspot Observations of Rudolf Wolf from 1849 – 1893 // Solar Physics. V. 291. № 9-10. P. 2505–2517. 2016. https://doi.org/10.1007/s11207-016-0907-0
  8. Hathaway D.H. The Solar Cycle // Living Rev. Solar Phys. V. 12. № 4. 2015. https://doi.org/10.1007/lrsp-2015-4.
  9. Shibaev I., Ishkov V. Investigation of the statistical characteristics of Wolf numbers reliable series: Signs of solar cycles likelihood // Proceedings of Seventh Scientific Conference with International Participation SES 2011, Sofia, Bulgaria, 29 November – 01 December 2011. p. 297−301. 2012.
  10. Shirahate S. Intraclass rank tests for independence // Biometrika. V. 68. № 2. P. 451− 456. 1981.
  11. Solar-Terrestrial Influences on Weather and Climate // Proceeding of a Symposium. The Ohio State University, Columbus, Ohio, 24−28 August 1978. Dordrecht, Holland. 348 p. 1979.
  12. Usoskin I.G., Mursula K., Kovaltsov G.A. The lost sunspot cycle: Reanalysis of sunspot statistics // Astron. Astrophys. V. 403. № 2. P. 743–748. 2003.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Overview of the relationship between the new and old versions of the WSN series, the OX axis is the date.

Download (20KB)
3. Fig. 2. (a) - spectrum of the Wtool series, OX axis in inverse months; (b) - overview of the P1÷P3 components, OX axis - date; (c) - mean values of cycles () and mean values of P1(Wtool) (+) at the intervals corresponding to these cycles, OX axis - cycle number; (d) - comparison of the W*, P13 series and overview of the constructed A13 series, OX axis - date.

Download (49KB)
4. Fig. 3. Envelope-moment frequency representation of the P2 (left side) and P3 components of the Wtool series. The bottom panel of the figure shows the difference between the P2(Wtool) / P3(Wtool) series and their narrowband images. On the OX axis is the date.

Download (51KB)
5. Fig. 4. Overview of the “instantaneous” frequencies of the P2 (left) and P3 components of the entire W series, the OX axis is the date.

Download (25KB)

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».