Forecast of Solar flares by Means of Signal Processing Algorithms

Abstract

This Degree Thesis has been performed at the UPC-IonSAT research group, at the Applied Mathematics IV department of the Universitat Politècnica de Catalunya with the support of the Signal Theory and Communications department. It consists on the study of the behaviour of the sunspots focusing on its morphology and distribution in order to predict solar flares. Along the manuscript, an explanation of the Sun?s behaviour, sunspots appearance and solar flares phenomena are introduced. Then, an explanation of the source of data (SDO) is explained as well as the state of the art. Next, the methodology used in this project which is carefully analyzed. It is based firstly, in the creation of a labeled sunspot database which had produced different solar flares types, and secondly, the different image processing and feature extraction techniques used in order to make the characterization. Finally, different results obtained and which are the steps to follow in order to obtain more results about this study are presented.

Este Trabajo Fin de Grado ha sido desarrollado en el grupo UPC-IonSAT, en el departamento de Matemática Aplicada en la Universidad Politécnica de Cataluña con el soporte del departamento de Teoría de Señal y Comunicaciones. Consiste en el estudio del comportamiento de las manchas solares teniendo en cuenta su morfología y distribución con el objetivo final de predecir posibles fulguraciones solares. En este documento, se puede encontrar una explicación de la naturaleza del Sol, de la aparición de manchas solares y del fenómeno de las fulguraciones solares. Seguidamente, se explica la fuente de la cual se ha obtenido la información (SDO) y cual era el estado del proyecto antes del presente documento. A continuación, se explica la metodología aplicada para poder realizar el proyecto que consiste, primeramente, en la creación de una base de datos etiquetada que contenga manchas solares que hayan producido fulguraciones solares de diferentes clases y, en segunda instancia, en las diferentes técnicas de procesado de imagen y extracción de características utilizadas para poder realizar un análisis consistente. Finalmente, se explica cuales son los resultados obtenidos y cuales pueden ser los pasos a seguir en un futuro para obtener más resultados sobre este estudio.

Aquest Treball Final de Grau ha estat desenvolupat al grup UPC-IonSAT, al departament de Matemàtica Aplicada de la Universitat Politècnica de Catalunya amb el suport del departament de Teoria del Senyal i Comunicacions. Consisteix en l'estudi del comportament de les taques solars tenint en compte la seva morfologia i distribució amb l'objectiu final de predir les possibles fluguracions solars. En aquest document, es pot trobar una explicació de la naturalesa del Sol, de l'aparició de les taques solars i del fenomen de les fluguracions solars. Tot seguit, s'explica la font del qual s'ha extret la informació (SDO) i quin és l'estat del projecte abans de la contribuició del document present. A continuació, s'explica la metodologia aplicada per a poder realitzar el projecte que consisteix, primerament, en la creació d'una base de dades etiquetada que contingui taques solars que hagin produit fluguracions de diferents classes i, en segona instància, en les diferents tècniques de processat d'imatge i d'extracció de característiques emprades per a poder realitzar una analisi consistent. Finalment, s'expliquen quins són els resultats obtinguts i quins poden ser els passos a seguir en un futur per a obtenir més resultats sobre aquest estudi.