ヘリシティ計算法

データのチェック

• オンラインのデータアーカイブ(三鷹)で、データの有無を大まかに調べる
  国立天文台太陽活動データベースへ
  ここの、三鷹太陽フレア望遠鏡ベクトルマグネトグラフにある、 「マップ」、「観測状況プロット」などで確認することができる。
• 野辺山にもデータのいくつか(かなりの部分)は置いてある
  /solardb/naoj/sft/data/YYYY/
  下に
  YYMMDD というディレクトリ毎にまとまっている。使用するのはこの中の f1a***.pというfile。
• 他に、 SOHOのデータアーカイブから、MDIの(full disk)データがあるか調べておく

データの転送

• 作業したいディレクトリに転送(花山などへ)。SFTのデータは重たいので注意!
• ディレクトリ構造 今後変更するかも知れません
  データはまとめて、以下のような名前で保存しておく:
  SFT : sftd/YYYY/YYMMDD/ ← 一日毎にまとめておく
  MDI : mdid/YYYY/MMDD/ ← 一日毎にまとめておく
  特にMDIはfd_M_96m_01d.3021/などの名前からMMDDに付け替える必要があります。 sftdやmdidは仮の名前です。 後でIDLのプログラムから読み込みますので、好きな名前を付けて下さい。

解析を始める前に

• .cshrcに
  set path = ( $path /usr/local/netcdf/bin )
  setenv IDL_PATH +/nwork6/asai/helicity/src:
  を付け加えましょう。
• 解析結果を入れるディレクトリを作成します。
  

  % mkdir data

  この場合は、作業するディレクトリの直下に「data」という結果を入れるための ディレクトリを作成しました。

いよいよ解析です。 おおまかな手順も参考にして下さい。

SFT・MDIの下準備

• SFTの早見画像をつくる
  IDL> datadir='data/'
  IDL> dates=['2001-04-09','2001-04-10','2001-04-11']
  IDL> mdidir='/nwork6/asai/helicity/mdid/'
  IDL> sftdir='/nwork6/asai/helicity/sftd/'
  **dataは先程作成した、データ格納用のディレクトリです。
  **datesは解析したいデータのtime spanです。
  **mdidirはMDIのデータが入っているディレクトリです(上記参)。
  **sftdirはSFTのデータが入っているディレクトリです(上記参)。
  

  IDL> mksftql,dates,datadir,mdidir,sftdir
  

  これにより、
  SFTデータファイルのリスト(ディレクトリ sftfl)(例)と
  対応する画像のPNGファイル(ディレクトリ sftql)(例)とができる。

• 使用するSFTファイルを選択する
  SFTデータファイルのリスト(sftfl010410.txtなど)を dataの直下にコピーして、
  

  % cp data/sftfl/sftfl010410.txt data/
  

  中身を編集する。 使用しない画像は、行の先頭に「#」をいれてコメントアウトする (例)。 選択する基準は、画質の悪いもの、うまく磁場が求められていないものなど(例)
  でも、後の計算のため、1日の観測の最初と最後とは残すことをお薦めします。

• MDIについても同様に早見画像を作り、ファイルリストを編集する
  

  IDL> mkmdiql,dates,datadir,mdidir,sftdir
  

  ファイルのリスト(ディレクトリ mdifl)と
  対応する画像のPNGファイル(ディレクトリ mdiql)とができる。
  MDIのデータもチェックして(ほとんどないが)ひどい画像は取り除く(mdiflのリストを編集)。
  その後、data直下にファイルリストをコピー。
  

  % cp data/mdifl/mdifl010410.txt data/
  

(MDI)太陽自転について調整して、視野を正面にもってくる

• 太陽差動回転を考慮して活動領域を正面に持って来る
  IDL> timeref='12:48:02 09-Apr-2001'
  IDL> ycenter=-290
  **timerefは活動領域が太陽中心を通過する時刻
  **ycenterは活動領域が太陽中心を通過する時の緯度 (単位 arcsec)
  どちらも目で見て決めて下さい!
  

  IDL>mkmdidrot,timeref,ycenter,dates,datadir,mdidir,sftdir
  

  調整後のデータをいれたnetCDFファイルと、対応するPNGファイルと ができる(ディレクトリ mdidrot)(例)。

SFTデータの処理

• MDIの観測の中間の時刻の直前・直後を残すようfileを選択
  

  IDL> mksftsl,dates,datadir,mdidir,sftdir
  

  選択されたファイルのリストができる(ディレクトリ sftsl)(例)。
  これを、ディレクトリdateの直下に移動。
  

  % cp data/sftsl/sftsl010410.txt data/

• SFTデータのヘッダを修理する
  SFTのヘッダを以下の理由により修正する。
  1. ヘッダにはいっている位置情報は正しくないので修正する。
  2. 元データで天球の北が上なのを、太陽の北を上にする。

  IDL> mksftnc,dates,datadir,mdidir,sftdir
  

  修理されたデータをいれたnetCDFファイルと、対応するPNGファイルと ができる(ディレクトリ sftnc)(例)。

• 太陽差動回転を考慮して活動領域を正面に持って来る
  

  IDL> mksftdrot,timeref,ycenter,dates,datadir,mdidir,sftdir
  

  調整後のデータをいれたnetCDFファイルと、対応するPNGファイルと ができる(ディレクトリ sftdrot)(例)。
  

• MDI観測の中間の時刻と一致するように、SFTデータを時刻方向に内挿
  IDL> mksftint,datadir
  修理されたデータをいれたnetCDFファイルと、対応するPNGファイルと ができる(ディレクトリ sftint)(例)。

  list.txtもここでできる。
  

MDIデータから相関追跡法をつかって速度場をもとめる(Callct)

• 下準備
  
  • まずは、Fortranプログラムのパッケージをコピー
    在処は
    /nwork6/asai/helicity/src/Callct/
    です。ここにある全てのプログラムをコピーして下さい。

  • 格納ディレクトリの作成
    格納ディレクトリとして、mdivelを作成して下さい。

    % mkdir mdivel
    

  • プログラムの在処に移動
    

    % cd /nwork6/asai/helicity/src/Callct/
    

  準備完了です!

• コンパイル
  プログラムの在処 (/nwork6/asai/helicity/src/Callct/) へ移動し、
  

  % make clean ; make
  

  エラーが出ず、実行ファイル(track)が出来ていれば成功です。

• 実行
  必ず、データ格納ディレクトリ(ここではdata)で、full pathで 実行ファイルを指定します。
  

  % /nwork6/asai/helicity/src/Callct/track
  

  作業にはかなりの時間がかかります。気長に、、、。

• 実行相関追跡で得られた速度場データのヘッダ修正
  

  IDL> mkmdivel,datadir,/fixheader,/makepng
  

  ディレクトリ mdivel_fixedに修正後のデータが格納される。。
  

Kusano et al. (2002)の方法を使って(MDI中間時刻の)視線方向速度場を求める(Calvz04_cdf)

• 下準備
  
  • まずは、Fortranプログラムのパッケージをコピー
    在処は
    /nwork6/asai/helicity/src/Calvz04_cdf/
    です。ここにある全てのプログラムをコピーして下さい。

  • ファイルリストのコピー
    list.txtをDATA_calvzにコピーし(名前を替える)、

    % cp list.txt DATA_calvz
    

    その中から、計算するデータの行を選ぶ(計算しないデータを消す)ように修正

  • データのコピー
    先程出来上がった、mdivel_fixedをディレクトリごとvelcdfという名前に替える
    

    % cp -r mdivel_fixed velcdf
    

  • 格納ディレクトリの作成
    格納ディレクトリとして、vel04を作成する。

    % mkdir vel04
    

  準備完了!
  詳しくは、READMEファイルを参照のこと

• コンパイル
  プログラムの在処 (/nwork6/asai/helicity/src/Calvz04_cdf/) へ移動し、
  

  % make clean ; make
  

  エラーが出ず、実行ファイル(vzr)が出来ていれば成功です。

• 実行
  必ず、データ格納ディレクトリ(ここではdata)で、full pathで 実行ファイルを指定します。
  

  % /nwork6/asai/helicity/src/Calvz04_cdf/vzr
  

• 速度場データのヘッダを修正する
  

  IDL> mkbtovz,datadir,/fixheader,/makepng
  

  ディレクトリ velcdf に修正後のデータが格納される。

ヘリシティ注入率などを計算(CalFlux04)

• 下準備
  
  • まずは、Fortranプログラムのパッケージをコピー
    在処は
    /nwork6/asai/helicity/src/CalFlux04/
    です。ここにある全てのプログラムをコピーして下さい。

  • ファイルリストのコピー
    list.txtをDATA_calflxにコピーし(名前を替える)、

    % cp list.txt DATA_calflx
    

    その中から、計算するデータの行を選ぶ(計算しないデータを消す)ように修正

  • 格納ディレクトリの作成
    格納ディレクトリとして、flx04を作成する。

    % mkdir flx04
    

  準備完了!
  詳しくは、READMEファイルを参照のこと

• コンパイル
  プログラムの在処 (/nwork6/asai/helicity/src/CalFlux04/) へ移動し、
  

  % make clean ; make
  

  エラーが出ず、実行ファイル(flux)が出来ていれば成功です。

• 実行
  必ず、データ格納ディレクトリ(ここではdata)で、full pathで 実行ファイルを指定します。
  

  % /nwork6/asai/helicity/src/CalFlux04/flux
  

• 出力ファイルが得られました!!
  特に、様々なフラックスの時間変化として、
  ./flx04/fluxes
  が出来ていますが、これは、

  1:No. 2:YYMMDD_HHMMSS 3:utime 4:正の磁束, 5:負の磁束, 6:4と5の和
  7:emerging energy flux 8:shearing energy flux
  9:emerging helicity flux 10:shearing helicity flux
  11:7と8を時間積分したenergy 12:各時刻のpotential energy
  (#GD: 良いデータ，#NG: 悪いデータ，主にSFT夜)

  などを表しています。