Прогноз индексов F10.7 и F30 с использованием алгоритма вариационной модовой декомпозиции и модели глубокого обучения TiDE

Авторы: Егоров Я.И. (ИСЗФ СО РАН, egorov@iszf.irk.ru, +79148860345)

Точное прогнозирование параметров верхних слоев атмосферы имеет решающее значение для повышения эффективности работы спутников и снижения рисков, связанных с возвращением крупных обломков. Атмосферное сопротивление, которое существенно влияет на траектории космических аппаратов, в значительной степени зависит от солнечной активности. Одним из наиболее важных показателей солнечной активности является индекс 𝐹10.7. В этом исследовании представлена новая модель глубокого обучения, разработанная для прогноза этого показателя. Предлагаемая модель объединяет алгоритм вариационной модовой декомпозиции (VMD) с нейронной сетью Time-series Dense Encoder (TiDE) (Рис. 1). Сравнительный анализ с существующими моделями показывает, что предложенный подход позволяет повысить точность прогноза индекса 𝐹10.7 в два раза (Табл. 1). Реализован ежедневный онлайн-сервис с горизонтами прогнозирования 7 и 27 дней (forecasting.iszf.irk.ru).

Рисунок 1 Модель VMD-TiDE содержит двухэатпную декомпозицию индекса F10.7 c помощью алгоритма VMD и ансамбль моделей TiDE для каждой из 12 мод. В завершении все прогнозы моделей суммируются и дают прогноз индекса F10.7.

Таблица 1. Среднеквадратичная ошибка (RMSE) для 27-дневного прогноза индекса F10.7 моделями BGS (British Geological Survey), Informer и VMD-TiDE, усредненная за период с 2017 по 2021 год. Наилучшие значения по каждой метрике выделены жирным шрифтом.
Публикации:
Egorov, Ya., 2025. Forecasting F10.7 and F30 indices using the variational mode decomposition algorithm and the deep-learning Time-series Dense Encoder Model. Acta Astronautica 234, 455–461. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2025.04.027.
Работа выполнена в рамках темы государственного задания 2025 г. № 278–2021–0006 «Развитие новых методов прогнозирования в системе Солнце-Земля». Направление ПФНИ 2021-2030 гг.: 1.3.7. Астрономия и исследования космического пространства. Раздел 1.3.7.4. Солнце и околоземного космического пространства, солнечно-земные связи.