Aplicação do Algoritmo de Lomb-Scargle Otimizado no Estudo de Séries Temporais Longas de Interesse Geofísico e Geológico

Resumo

O Sol é a principal fonte de energia para a vida na Terra, emite radiações eletromagnéticas e corpusculares, cuja quantidade e variabilidade caracterizam o seu grau de atividade em estável ou ativo. A atividade solar causa perturbações no campo magnético terrestre, que interferem em aparelhos geofísicos que medem esse campo: os magnetômetros. Em períodos de intensa atividade solar, quando ocorrem as tempestades geomagnéticas, a intensidade do campo magnético terrestre é alterada consideravelmente, e então, medidas que dependem deste campo são perturbadas a ponto de torná-las inúteis. Neste trabalho, analisamos dados de atividade solar, manchas solares, encontrados no site do NOAA - National Geophysical Data Center (NGDC)-, que mantém um banco de dados atualizado diariamente, a fim de determinar se há periodicidade na ordem de dias nesses eventos. Para processar os dados utilizamos duas ferramentas de análise espectral: o periodograma de Lomb-Scargle (LS) e a transformada de ondeletas (Wavelets), ambos implementados em Matlab. O periodograma de LS é útil para a análise de séries temporais estacionárias, isto é, séries cujos momentos estatísticos (média e variância) não variem no tempo e que, sejam irregularmente espaçadas. A transformada de ondeletas, por outro lado, é indicada para a analise séries temporais não estacionárias devido a efeitos não lineares. Utilizamos os dois métodos de análise a fim de comparar os seus resultados tanto em termos de performance computacional (tempo de processamento) versus informação obtida, como também no estudo do comportamento não linear das séries. . Analisamos séries temporais de dados com tamanho de um ano. Posteriormente serão comparados os resultados com datas em que há registro de ocorrência de tempestades geomagnéticas, o que pode ajudar a estimar períodos futuros em que a atividade solar será mais intensa, o que é útil para a geofísica, pois são dias inviáveis para aquisição magnetométrica. O estudo está ainda em fase preliminar.