home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Shareware 1 2 the Maxx / sw_1.zip / sw_1 / DBASE / BCAST101.ZIP / KGRAPH.MAN < prev    next >
Text File  |  1992-02-19  |  22KB  |  395 lines

  1.  
  2.                      USERS MANUAL FOR THE KGRAPH SOFTWARE
  3.                      ------------------------------------
  4.  
  5.                         Version 1.00 - Copyright 1992
  6.                           Solar Terrestrial Dispatch
  7.  
  8.  
  9. INTRODUCTION
  10.  
  11.      The daily Solar Geophysical Data Broadcast (SGDB) reports released by
  12. the Solar Terrestrial Dispatch contain a large amount of information
  13. regarding the state of solar and geophysical activity.  In the past, the only
  14. software which permitted manipulation of this data was the BCAST software
  15. program.  However, this software lacks the ability to chart and track the
  16. geomagnetic K-index information.
  17.  
  18.      The geomagnetic K-index rates geomagnetic activity on a scale between 0
  19. (very quiet) and 9 (very disturbed).  The index is based on an open-ended
  20. semi-logarithmic algorithm and is measured once every three hours by magnetic
  21. observatories around the world.  Generally, K-indices greater than 5 indicate
  22. major to severe geomagnetic storm conditions.  K-indices of 4 or less
  23. indicate active to quiet conditions.
  24.  
  25.      The geomagnetic K-index is very important to persons such as radio
  26. communicators who rely on the geomagnetically-sensitive ionosphere to
  27. transmit and receive radio signals.  Quiet levels of geomagnetic activity
  28. usually result in very good and stable radio communications.  Active levels
  29. of geomagnetic activity can begin to introduce minor instabilities in radio
  30. communications such as rapid fading or flutter and increased directionality.
  31. Minor geomagnetic storming (K-indices of 5) and particularly major
  32. geomagnetic storming (K-indices of 6) can significantly impair the
  33. propagation of radio signals through the ionosphere.  Severe geomagnetic
  34. storming (K-indices of 7 or more) can produce radio blackout conditions for
  35. many middle, high, and polar latitude regions.  The level of geomagnetic
  36. activity is therefore a very important parameter which must be considered
  37. when used in conjunction with radio communications.
  38.  
  39.      K-indices are also very important to persons watching for auroral
  40. activity.  Major to severe storm level excursions of the geomagnetic K-index
  41. is often associated with visible levels of auroral activity over the lower
  42. latitude regions.
  43.  
  44.      People who are interested in attempting to forecast the level of
  45. geomagnetic activity into the future will find detailed records of K-indices
  46. extremely valuable.  Solar phenomena which can influence geomagnetic activity
  47. for several solar rotations (ex. such as stable coronal holes) can be
  48. identified through records of K-index geomagnetic activity.  Knowing when
  49. enhanced geomagnetic activity has occurred in the past enables one to
  50. determine when it might occur in the future, since the Sun rotates
  51. approximately once every 27 days.
  52.  
  53.      KGRAPH is a powerful program designed to exploit the detailed K-index
  54. information which is stored in your BCAST database file ("datasets.dat").  It
  55. will examine and display K-index information in useful graphical detail using
  56. the power of your computers VGA graphics system.
  57.  
  58.      KGRAPH will produce three-dimensional graphs of geomagnetic activity in
  59. a variety of formats.  It will graph either the geomagnetic Boulder K-Index
  60. (from Boulder, Colorado) or the estimated Planetary K-Index information which
  61. is stored in your database file.  The three-dimensional graphs are very
  62. useful for analyzing episodes of activity relative to neighboring periods of
  63. activity.  It is also visually impressive and easy to interpret.
  64.  
  65.      KGRAPH will also produce detailed high-density VGA-quality graphical
  66. plots of Boulder or Planetary K-Index data.  These graphical plots of
  67. activity let you easily determine the cyclical behavior of geomagnetic
  68. activity.  As much as eight solar rotations worth of K-index data can be
  69. viewed on-screen at one time.  This is equivalent to 216 days worth of data,
  70. or 1,728 three-hour interval periods.  The plots also indicate days in which
  71. major flare activity occurred, to help you determine which episodes of
  72. activity may have been flare-induced.  In addition, the plotting method
  73. employed by KGRAPH lets you visually determine, quickly and easily, periods
  74. of activity which were associated with major or severe storming.
  75.  
  76.      All-in-all, KGRAPH is a powerful visual aid package intended to exploit
  77. the large amount of geomagnetic information which has been previously
  78. untapped by the BCAST software.  It requires the BCAST-maintained database
  79. file "datasets.dat" to operate.  Registration of the BCAST software program
  80. is therefore manditory for anyone who wants to use KGRAPH (see the file
  81. "REGISTER.DOC" for more information).  For those who have already registered
  82. the BCAST software, KGRAPH can immediately be used to examine the large base
  83. of K-index information archived in your database file.
  84.  
  85.  
  86. SELECTING DATES OF DATA TO GRAPH
  87.  
  88.      Each of the graphical functions supported by KGRAPH first ask you to
  89. type in the date of the last dataset to display on-screen.  By default, when
  90. you first start up KGRAPH, the date of the last dataset in your database file
  91. will be displayed.  If this is the date you wish to use, simply press ENTER.
  92. If the default date is not what you want to use, type in the appropriate date
  93. (using the given format) and press ENTER.  Thereafter, the default date
  94. becomes the last legal date you typed in.
  95.  
  96.  
  97. THREE-DIMENSIONAL GRAPHICS FUNCTIONS OF KGRAPH
  98.  
  99.      KGRAPH provides eight three-dimensional graphics functions to display
  100. K-index data in a variety of ways.  These eight functions are described
  101. below:
  102.  
  103.         1.  KGRAPH can produce a three-dimensional graph of Boulder K-Indices
  104.      U      with dates descending from the bottom of the screen to the top
  105.  B   N      of the screen.  That is, the date of the data at the "front" of
  106.  O   S      the three-dimensional graph would be the most recent date
  107.  U   O      graphed.
  108.  L   R
  109.  D   T  2.  KGRAPH will generate a three-dimensional graph of Boulder
  110.  E   E      K-Indices with dates ascending from the bottom of the screen to
  111.  R   D      the top of the screen.  In this case, the date of the data at the
  112.             front of the graph would be the oldest date on-screen.  The most
  113.  K          recent date would be at the "back" of the graph, behind the rest.
  114.  I
  115.  N      3.  KGRAPH will sort the Boulder K-Index data and graph the data in
  116.  D          three-dimensional format in ascending order.  Sorting is done by
  117.  E          simply summing the eight three-hour K-index values for each day
  118.  X   S      and sorting the summed values.  The resulting graph displays the
  119.      O      quietest days at the front of the graph and the most disturbed
  120.  D   R      days at the end of the graph.
  121.  A   T
  122.  T   E  4.  KGRAPH will sort the Boulder K-indices and graph the data in
  123.  A   D      descending order.  In this case, the graph shows the quietest
  124.             days at the end of the graph and the most disturbed days at the
  125.             front of the graph.
  126.  
  127.  
  128.      U  5.  KGRAPH will generate three-dimensional graphs of the estimated
  129.  P   N      planetary geomagnetic K-indices in order of descending dates.
  130.  L   S      This graph is identical to #1 above, except the K-indices used
  131.  A   O      are the estimated planetary data as opposed to the Boulder data.
  132.  N   R
  133.  E   T  6.  KGRAPH will generate graphs of planetary K-indices in order of
  134.  T   E      ascending dates.  This graph functions the same as #2 above,
  135.  A   D      except planetary data is used.
  136.  R
  137.  Y      7.  KGRAPH will sort the estimated planetary (global) geomagnetic
  138.      S      K-indices in ascending order.  Graphs of these sorted indices
  139.  D   O      are identical to function #3 given above, except planetary
  140.  A   R      K-indices are used.
  141.  T   T
  142.  A   E  8.  KGRAPH will sort the estimated planetary K-indices in descending
  143.      D      order.  These three-dimensional graphs are identical to the
  144.             graphs produced by function #4, except planetary data is used.
  145.  
  146.  
  147. The purpose for producing three-dimensional graphs in order of ascending and
  148. descending dates is to provide a different view of the data.  Since the
  149. graphed data is three-dimensional, producing graphs in descending or
  150. ascending order may aid in "unblocking" areas which were previously blocked
  151. from view.  For example, a day which has high K-indices will will produce
  152. three-dimensional graph lines which may block out data behind the date with
  153. the high K values.  By using these functions to view the data in a different
  154. order, you may be able to see what is behind the three dimensional "wall" of
  155. high K-indices.
  156.  
  157.      While viewing these three-dimensional graphs, you can instruct KGRAPH to
  158. redraw the data in a "slow mode".  To accomplish this, press the "S" key to
  159. toggle between the fast and slow modes while viewing graphs of data.  While
  160. in the slow mode, KGRAPH will redraw the screen one date at a time, pausing
  161. in-between dates and waiting for a keypress.  Using this feature, you can
  162. carefully examine each date of data.  To view the next date of data, press
  163. any key on your keyboard.  KGRAPH will respond by drawing the next series of
  164. K-indices, pausing after the next group of eight has been drawn.  After all
  165. of the indices have been drawn on-screen, you can switch back to the "fast
  166. mode" by pressing "S" again.
  167.  
  168.      To exit back to the main menu, press any key other than "S".
  169.  
  170.  
  171. PRODUCING HIGH-DENSITY K-INDEX DATA PLOTS USING KGRAPH
  172.  
  173.      The second and third-last options of the main menu engage powerful
  174. utilities for viewing large quantities of K-index data on-screen at one time.
  175. One option produces a high-density plot of Boulder K-Index data.  The other
  176. main menu option generates a high-density plot of estimated Planetary
  177. (global) geomagnetic K-Index data.  Both of these functions produce graphs
  178. with identical formats.  The only difference is the data which is used.
  179. Boulder K-Index data is generally valid for middle latitude regions near
  180. Boulder Colorado. The Planetary K-indices represent estimated global levels
  181. of geomagnetic activity and may be more reliable characteristics of global
  182. activity.
  183.  
  184.      The high-density plots use the high-resolution of the VGA graphics
  185. system to produce visually pleasing graphs of contiguous activity for as many
  186. as eight consecutive solar rotations.  As many as 1,728 data points may be
  187. plotted on-screen at one time for analysis.
  188.  
  189.      The structural format of these high-density graphical plots may be
  190. described as follows.  Up to eight horizontal segments of the screen are used
  191. to graph the data.  Each horizontal group of graphed K-indices represents one
  192. solar rotation (approximately 27 days).  Unfortunately, only 26 days worth of
  193. data can be fit on one horizontal screen segment at a time.  As a result,
  194. each horizontal segment contains 26 days worth of data.  The 27th day is
  195. not plotted, but will become visible when screen-scrolling of the data occurs
  196. after eight solar rotations of data have been accumulated.
  197.  
  198.      Each horizontal segment of data is divided into 26 days and each of
  199. these days are labelled.  The month of the first date encountered on each
  200. horizontal segment is displayed adjacent to the horizontal graph segment.
  201. Each horizontal graph segment is composed of a series of vertical lines which
  202. depict the K-indices being graphed.  A sample ASCII representation of one day
  203. (eight vertical lines) of K-index data follows below:
  204.  
  205.  
  206.                              _o__o__o_
  207.           F               _o__|__|__|_
  208.           E            _o__|__|__|_*#*
  209.           B         _o__|__|__|__|_*#*    /-<-- Next day of data starts
  210.                  _o__|__|__|__|_*#**#*  /       on this boundary
  211.                o__|__|__|__|__|_*#**#*_\/_____________________
  212.                |         1  4          |         1  5         |
  213.  
  214.  
  215. Each vertical line (with a "dot" on top) represents one K-index value.
  216. K-Indices are defined as follows:
  217.  
  218.  
  219.                                _o__o__o__o_*#*
  220.                             _o__|__|__|_*#**#*
  221.                          _o__|__|__|_*#**#**#*
  222.                       _o__|__|__|__|_*#**#**#*
  223.                    _o__|__|__|__|_*#**#**#**#*
  224.                  o__|__|__|__|__|_*#**#**#**#*
  225.                 /\ /\ /\ /\ /\ /\ /\ /\ /\ /\
  226.                 || || || || || || || || || ||
  227.                 || || || || || || || || || ||
  228.                 0  1  2  3  4  5  6  7  8  9
  229.                       K - I N D I C E S
  230.  
  231. This method of graphing K-indices has several notable advantages over
  232. straight linear graphing.  First, the graph line is effectively compressed in
  233. vertical extent, allowing a larger number of horizontal segments to be fit
  234. on-screen at one time.  Second, determination of the value of each K-index
  235. point is easily accomplished by counting the horizontal divisions.  And
  236. finally, visual determination of major to severe storm periods is easily
  237. accomplished simply by examining which graph lines are "filled in" (see
  238. K-indices 6 through 9 in the graph above).
  239.  
  240.      KGRAPH significantly enhances the visibility of major storm periods by
  241. "filling in" these intervals with the color red.  This easily distinguishes
  242. major storm periods from active or quiet periods when viewing the data
  243. on-screen.
  244.  
  245.      In addition, KGRAPH color-codes the dates of the data as follows:
  246.  
  247.  
  248. DATE COLOR:     RED = One or more Major Flares occurred on this date.
  249.              YELLOW = A Sudden Magnetic Impulse (SI) occurred on this date.
  250.             MAGENTA = Both a Sudden Magnetic Impulse AND a Major Flare(s)
  251.                       occurred on this date.
  252.               WHITE = No Major Flares or Sudden Magnetic Impulses occurred.
  253.  
  254.  
  255.      This scheme for identifying days where major flares occurred is useful
  256. when attempting to determine which periods of geomagnetic activity may have
  257. been influenced by major flaring.  This is particularly valuable when
  258. searching for recurrent geomagnetic patterns caused by stable coronal holes.
  259. By ignoring the periods of activity which may have been enhanced by major
  260. flaring, you can better identify the recurrent patterns attributed to coronal
  261. holes.  When looking for flare-induced enhancements in geomagnetic activity,
  262. keep in mind that increases in geomagnetic activity typically do not occur
  263. until after approximately 24 to 48 hours (up to possibly 72 hours) from the
  264. onset of the major flare.  It usually takes this long for the plasma cloud to
  265. traverse the distance from the Sun to the Earth.  Also, not all major flares
  266. produce enhancements in geomagnetic activity.  In fact, only a relatively
  267. small percentage are geoeffective.  However, knowing which dates are
  268. associated with major flares helps to eliminate uncertainties when analyzing
  269. the recurrent patterns of geomagnetic activity.
  270.  
  271.      The identification of days when sudden magnetic impulses occur is very
  272. useful during the analysis of the high-density data plots.  Since sudden
  273. magnetic impulses are produced by the arrival of interplanetary shockwaves
  274. (such as those which are spawned by major flares), it is possible to
  275. determine which episodes of activity were produced by the arrival of
  276. interplanetary shocks.  Coronal holes are not usually associated with sudden
  277. magnetic impulses.  The enhancements in geomagnetic activity produced by well
  278. placed solar coronal holes are most often gradual in nature.
  279.  
  280.  
  281. USING THE HIGH-DENSITY DATA PLOTS TO DETERMINE RECURRENCE AND OTHER PHENOMENA
  282.  
  283.      To use the high-density data plots properly, you must keep in mind that
  284. each horizontal row of data represents one solar rotation.  Since eight rows
  285. may be stacked on top of one another, searching for recurrent patterns is as
  286. simple as scanning vertically down the rows of data.  Periods of recurrent
  287. enhancements in geomagnetic activity will be discerned as consistent
  288. increases in K-indices over periods of between 2 or more solar rotations
  289. (which is displayed on-screen as two or more horizontal rows spaced
  290. vertically above and below each other).
  291.  
  292.      Since many coronal holes are constantly evolving and changing in
  293. structure, shape, and spatial extent, some deviations from the above may be
  294. observed.  For example, if a coronal hole which enhances geomagnetic activity
  295. during one solar rotation expands in size or becomes elongated in an
  296. east-west direction, enhancements in geomagnetic activity may be observed a
  297. few days earlier or later than would be expected if the coronal hole remained
  298. in the same position and retained the same spatial characteristics.  The
  299. amplitude of the recurrent enhancement may also differ quite considerably
  300. from one solar rotation to the next.
  301.  
  302.      As we continue to decline from the solar maximum toward the solar
  303. minimum, coronal hole stability and geoeffectiveness will increase which will
  304. make identification and prediction of recurrent periods easier using the
  305. high-density plot functions of KGRAPH.
  306.  
  307.      Recurrent phenomena is not limited to enhancements of geomagnetic
  308. activity.  Indeed, recurrent quiet intervals are also frequently observed.
  309. In fact, these quiet intervals are often easier to discern than recurrent
  310. enhancements of activity due to coronal holes.  The same method of
  311. identifying recurrent enhancements of activity applies to the identification
  312. of recurrent quiet periods.  Simply scan the high-density graphs of K-index
  313. data vertically between the horizontal rows of data.  Consistent and
  314. consecutive periods of low K-indices are typically associated with recurrent
  315. quiet intervals.  These are often the best periods for radio communicators,
  316. since low levels of geomagnetic activity can support very stable and reliable
  317. ionospheric communications.
  318.  
  319.      Since active solar regions responsible for major flares also rotate with
  320. periods of approximately 26-28 days, it is possible to determine potential
  321. future influences of energetic active solar regions on the geomagnetic field.
  322. This is less reliable than determining recurrence for coronal holes since
  323. active regions are much more dynamic and change more rapidly than coronal
  324. holes.  Although most solar regions fail to survive two solar rotations, and
  325. still fewer remain energetic enough to affect terrestrial geomagnetic
  326. activity over two rotations, the odd ones do and may be capable of producing
  327. recurrent enhancements in geomagnetic activity if they remain energetic for
  328. that length of time.
  329.  
  330.      Finally, these high-density graphs may also be used to help determine
  331. periods of enhanced auroral activity.  Since auroral activity is tied closely
  332. to levels of geomagnetic activity, it is often possible to determine the
  333. potential visibility of future auroral activity simply by determining
  334. recurrent patterns of geomagnetic activity.  K-indices of six or more are
  335. typically required before auroral activity becomes visible over widespread
  336. areas.  K-indices of 7 or more may produce visible auroral activity over the
  337. lower latitude regions.  To be most accurate in making predictions, it is
  338. important to remember the influence of lunar phase on visible levels of
  339. auroral activity.  However, since the moon also has a period similar to the
  340. solar rotation period of 27 days, the phase of the moon should be
  341. approximately the same between vertical rows of the high density graphs.
  342. This serves to improve the usefulness of this data, even beyond what has
  343. already been discussed.
  344.  
  345.  
  346. FINAL NOTE REGARDING THE FORMAT OF THE HIGH-DENSITY GRAPHS
  347.  
  348.      When displaying the graphs of geomagnetic activity over many solar
  349. rotations, you will notice that the flow of dates from the left to the right
  350. is contiguous (provided you do not have any missing datasets in your
  351. database).  You may also notice that the dates between the end of one
  352. horizontal graph segment and the beginning of the next horizontal graph
  353. segment are NOT contiguous.  In short, you may notice that one day is skipped
  354. between the end of one graph line and the beginning of the next.  This
  355. peculiarity is required in order to ensure that each horizontal graph of data
  356. is properly aligned to coincide with the solar rotation period of 27 days.
  357. One day is skipped because only 26 consecutive days may be graphed
  358. horizontally (approximately one day short of a full solar rotation). If no
  359. date skipping were performed to maintain alignment, each horizontal graph
  360. line would be skewed approximately one day to the right, which would
  361. seriously compromise the ability to determine recurrent periods simply by
  362. scanning vertically down the rows.  Instead, one would have to scan diagnally
  363. down the rows in order to account for the skewed nature of the graphs.  For
  364. this reason, one date is skipped between the end of one horizontal graph
  365. segment and the beginning of the next.
  366.  
  367.      The dates which are skipped will eventually scroll into view after your
  368. database contains at least eight solar rotations of data (or 216 days of
  369. data).  Until this time, the skipped dates will not scroll into view.
  370.  
  371.      After you have accumulated 216 days worth of data in your database,
  372. KGRAPH will begin scrolling through your database, displaying eight full
  373. solar rotations of data each time the high-density graphing functions are
  374. selected.
  375.  
  376.      At the present time (mid February), eight solar rotations of SGDB
  377. reports have not been accumulated.  The service of providing the daily SGDB
  378. reports containing the K-index information began on September 4, 1991.  The
  379. accumulation of eight full solar rotations of data will not occur until after
  380. early April 1992.  Until then, the daily SGDB reports will continue to be
  381. made available on either a monthly basis or a daily basis from the STD BBS
  382. (phone number: 403 756-3008), or from the assigned anonymous FTP sites (ex.
  383. xi.uleth.ca, solar.stanford.edu, nic.funet.fi, etc).
  384.  
  385.      To exit the high-density K-index graphs of geomagnetic activity, simply
  386. press any key.
  387.  
  388.  
  389. EXITING KGRAPH AND RETURNING TO DOS
  390.  
  391.      To return to DOS at the main menu of KGRAPH, either select the "Exit
  392. Program" function of KGRAPH, press the associated menu letter ('K'), or press
  393. the ESCape key.
  394.  
  395.