Analisis fraktal data geomagnet di rantau khatulistiwa Asia Tenggara semasa tempoh senyap dan aktif ribut geomagnet

Abstract

Angin suria yang penuh dengan zarah-zarah bercas dari Matahari berpotensi menyebabkan berlakunya ribut geomagnet yang boleh mengganggu kehidupan di Bumi. Gangguan yang juga diklasifikasikan sebagai cuaca angkasa ini dapat dipesongkan oleh medan geomagnet yang bertindak sebagai perisai semula jadi Bumi untuk mengurangkan kesan fenomena tersebut. Dalam usaha untuk memantau kesan ribut geomagnet, kajian-kajian lepas telah membuktikan bahawa medan geomagnet menunjukkan sifat fraktal. Sifat ini dapat digunakan untuk menganggar kesan tersebut menggunakan data geomagnet. Oleh itu, terdapat tiga objektif yang hendak dicapai dalam kajian ini. Objektif pertama adalah untuk mengenalpasti sifat fraktal data komponen geomagnet arah utara (komponen-H) di rantau khatulistiwa geomagnet Asia Tenggara semasa tempoh senyap geomagnet. Sementara itu objektif kedua adalah menentukan kaedah fraktal paling tepat untuk menganalisis data geomagnet, dan objektif ketiga adalah mencirikan data komponen-H geomagnet sewaktu tempoh senyap dan aktif geomagnet melalui penggunaan parameter eksponen Hurst (H). Analisis dimulakan dengan pengenalpastian kewujudan sifat fraktal dalam data komponen-H pada hari senyap, iaitu tanpa kehadiran ribut geomagnet, yang direkod semasa tahap aktiviti suria rendah, sederhana, dan tinggi dalam kitaran suria ke-24. Selanjutnya, ketepatan beberapa kaedah fraktal dalam kemampuannya menentukan eksponen Hurst data geomagnet diuji menggunakan beberapa isyarat simulasi gerakan Brown pecahan. Kaedah yang mempunyai ketepatan yang terbaik seterusnya digunakan dalam pencirian data komponen-H jangka panjang dan jangka pendek untuk tempoh senyap dan aktif geomagnet. Hasil kajian terhadap semua data tempoh senyap jangka panjang mendapati periodogram komponen-H mempunyai kecerunan multiskala yang membuktikan bahawa data geomagnet ini mempunyai sifat fraktal. Kewujudan puncakpuncak spektrum pada jam tertentu juga menunjukkan bahawa terdapat faktor luaran yang mempengaruhi fluktuasi data geomagnet selain daripada aktiviti suria. Seterusnya, kaedah analisis turun naik ternyahtrend (DFA) didapati merupakan kaedah yang paling tepat untuk mencirikan sifat fraktal komponen-H. Analisis terhadap beberapa kes hari senyap dan aktif pada data komponen-H jangka pendek umumnya menunjukkan bahawa hari senyap mempunyai kecenderungan tidak berterusan (H<0.5) sementara hari aktif mempunyai kecenderungan berterusan (H> 0.5). Data komponen-H hari senyap jangka panjang pula didapati mempunyai nilai eksponen Hurst yang menunjukkan kecenderungan rawak (H≃0.50). Sementara itu, data komponen-H hari aktif jangka panjang menunjukkan nilai H yang lebih tinggi daripada hari senyap, iaitu masih mengekalkan sifat persisten seperti yang diperolehi pada data jangka pendek. Kesimpulannya, kajian ini menujukkan bahawa aktiviti geomagnet dapat dicirikan menggunakan nilai eksponen Hurst pada data komponen-H jangka pendek dan panjang. Eksponen Hurst ini juga berpotensi untuk dibangunkan sebagai indeks dalam pemantauan cuaca angkasa kerana analisis terhadap data komponen-H masa nyata dapat menunjukkan sama ada ribut geomagnet masih akan berlanjutan atau menunjukkan kecenderungan untuk mereda dalam waktu dekat.