基于奇異譜分析研究太陽黑子長期行為的周期性及其預報.pdf

1、奇異譜分析（Singular Spectrum Analysis——SSA）作為一個處理時間序列的重要的工具，應用于太陽黑子活動的時間序列中。前人研究發(fā)現(xiàn)，太陽活動具有一定的周期性和復雜性。本文通過對太陽Wolf黑子數(shù)時間序列的奇異譜分析，來討論和分析太陽活動的周期性和趨勢性，并結合最大熵法對太陽黑子活動做出預報。
　　對于短的、充滿噪音的、非線性的時間序列的周期性分析，奇異譜分析（SSA）是一種有效恰當?shù)姆椒ā１疚牟捎闷娈愖V分析

2、，得到了太陽Wolf月平均黑子數(shù)和每日黑子數(shù)的不同階的主成分。這些不同階的主成分代表了太陽活動的不同的長期規(guī)律，而各階主成分的和則構成了太陽黑子活動的總體特征。為了進一步確定SSA的每一階主成分所代表的周期性，再對每一階主成分的重構成分（Reconstruction Components——RC）進行小波變換。
　　月平均黑子數(shù)的結果顯示，在前20階顯著成分中，最顯著的周期仍然是準11年周期和一個重要的趨勢，周期性質大約107年。

3、同時，也顯示有豐富的中期周期性，比如8.1年、5.3年、5.1年、4.2年和3.9年——與磁場周期相關的周期、3.7年和3.5年——Rieger型周期。更高階的主成分似乎被噪音掩蓋。因此，我們進一步分析了更短時間尺度的22活動周和23活動周的每日黑子數(shù)。結果顯示，在這兩個活動周的前8階主成分中，最顯著的還是準11年周期以及太陽自轉周期約27天。另外，22活動周中，還出現(xiàn)165天的Rieger型周期；23活動周中，出現(xiàn)135天的周期，被認

4、為是27天的5倍諧波。結合以上SSA的分析結果，我們應用最大熵法對太陽活動進行了預報。結果表明，24活動周將在2019年達到極小期，而25活動周將在2024年達到極大期。
　　所以，以黑子數(shù)表征的太陽活動長期行為，具有豐富的周期性。奇異譜分析的結果與前人的結果是一致的。同時也表明，太陽活動中的一些周期之間的可能關系，即很多周期可能是太陽自轉周期的幾倍諧波。但也存在另外一些不同的周期和趨勢，它們的起源和相互關系都還需要進一步的研究。