B_edi & B_fgm comparisonusing Cluster 200308 data

Lukas Giner (TU‐Graz), Rumi Nakamura (IWF/OeAW)Edita Georgescu (MPS)Edita Georgescu (MPS)

Purpose: try to determine spin‐axis offset from EDI p y pEGD (electron gyrotime data)• Check the stability of the spin‐plane offset (preparation)• Determine spin‐axis offset from EGD assuming FGM spin‐plane offset is correct

Dependence of spin plane –offseton the hours from perigee

•Data set: 200308 data •Calibration: daily cal•Calibration:  daily‐cal•X: spin axis, Y, Z: spin‐plane component

•Summary: spin‐plane offset is quite  stable <0.1 nTfor the apogee data  (low field region) .

•… this curve needs to be more seriously determined for low‐perigee orbit spacecraft like MMS.p g p

FGM spin plane offset evolution from perigeeFGM spin‐plane offset evolution from perigee

C1 C2Y C1 C2 C3

Off set in Y

in Y

OOff set 

ZOff set in Z

Hous from perigee

O

Hous from perigee

B edi & B fgm comparisonB_edi & B_fgm comparison

•Data set: 200308 data •Calibration: daily‐calCalibration:  daily cal•X: spin axis, Y, Z: spin‐plane component•High (22Hz, 67 Hz) resolution data used

B di f CAA EGD d tB_edi:   from CAA EGD data Bx_edi:   sqrt (B_edi2 ‐ By_fgm2 –Bz_fgm2)B fgm, Bx fgm, By fgm, Bz fgm: time‐matched data, i.e.B_fgm, Bx_fgm, By_fgm, Bz_fgm: time matched data, i.e.High‐res. data from the closest time of B_edi data.

20030810 20030812acos (Bx/B)     

90

20080812

20030810                                20030812 90

0 Bx fgm 30 200 Bx fgm 400

•Data 20030810: low field 20030812 hi h fi ld

Bx edi

0   Bx_fgm 30   ‐200   Bx_fgm 40020030812: high field

Bx_edi

0 Bx fgm 30 ‐200 Bx fgm 400

B_edi– B_fgm

0   Bx_fgm 30 200   Bx_fgm 400

B_edi‐B_fgmI diff t d di

0       B_fgm 600 0       B_fgm 600

Is different dependingOn EDI “range”,meaning EDI

Bx_edi– Bx_fgm

meaning EDI code repetition freq. 

0       B_fgm 600 0       B_fgm 600

200308 offset   Bedi‐Bfgm Bedi/Bfgm

Cluster 1Daily & monthlyaverageg

Using EDI “range”, ie.criteria given in Georgescuet al. paper (PG), daily average for the entire month & 

thl

Bxedi‐Bfxgm Bxedi/Bfxgm

monthly average are calculated.

Problem:  stdv. Too largeBecause we  mix all the days andEDI  operate not always as in PG criteria 

200308 offset  Cluster 2

• Daily & monthlyaverageg

200308 offset  Cluster 3

• Daily & monthlyaverageg

20030810  quiet lobe condition (4~9 UT)

D t th bl ti d b f013148                            013412

• Due to the problems mentioned before, we select a very quiet lobe day for calbration

20030810  quiet lobe period   Cluster 3)<Bedi> = 81 99 stdV 0 13 <Bedi> = 38.83 stdV 0.070 <Bedi> = 38 79 stdV 0 048<Bedi> =  81.99  stdV 0.13 

n 1020<Bdfm> = 81.85  stdV 0.12<Bedi‐ Bfgm> = 0 143

Bedi    38.83 stdV 0.070n  727

<Bfgm> = 38.73  stdV 0.082<Bedi ‐ Bfgm>  =   0.102

<Bedi> = 38.79 stdV 0.048n 1078

<Bfgm> = 38.69  stdV 0.073<Bedi ‐ Bfgm> = 0.077<Bedi‐ Bfgm>  =    0.143

FGM     EDIt_edi

g <Bedi Bfgm>      0.077

1/22 s 0 5nT 0 5nT 0 2nT0.5nT82

0.5nT39

0.2nT39

1 s        1 s

001010 001312 080000 080712073224                           074030001010                            001312 080000                            080712• StdV small enough to see clearly the difference (offset). In all three: comparison, i.e. 

B:edi and closest –time FGM (top),  22Hz FGH  (middle) and 1Hz averaged data (bottom).

Different calibration

CAA calFGM EDI G1 G2

daily cal daily cal + special calFGM     EDI G1 G2t_edi

1/22 s 0.5nT

1 s        1 s

001010                            001312

For this day, CAA cal. data, have smaller stdv than daily cal, but difference from B_EDI was largerthan for daily‐cal.

angle dependence acos(Bx/B) of offset  20030812 Cluster 1

acos(Bx/B) 90 acos(Bx/B) 50 acos(Bx/B) 20acos(Bx/B)=90<Bedi> = 302.47  stdV 1.06<Bedi> ‐ <Bfgm>  =    1.63

FGM EDI

acos(Bx/B)= 50<Bedi> = 324.03  stdV 1.07<Bedi> ‐ <Bfgm>  =    1.28

acos(Bx/B)= 20<Bedi> = 329.89  stdV 0.83<Bedi> ‐ <Bfgm>  =    1.07

FGM     EDIt_edi

1/22 s 2nT

1 s        1 s

005248                            005512 013148                            013412 015241                            015454

Offset v.s. cos b(=Bx/B) for selected periods in 2003 08Try to limit EDI data in the same “range”:32<Bfgm=<61 nT,   stdev =< 0.07 n T   sigma_EGD =1.5  ,  t = 5 min   n >= 350  

ΔB

ΔBx1

ΔBx3

ΔΒ = <Bedi– Bfgm >        cosb =  <Bfgm_x /B>ΔBx1 =  sqrt (ΔΒ2 −2 ΔΒ <Βfgm>+<Βfgm>2cosb 2 ) ‐ <Βfgm>cosbq ( g g ) gΔBx3 =  <Bedi_x– Bfgm_x >

As in 20030812 example, offset &stdv varies wit cosb.But, the  two lower figure suggest that for cosb > ~0.2, the offset is quite stable

Effect from EDI  “range”, i.e. code repetition freqency change

EDI BEDI_BCRF

sigma

• EDI “range” change, ie. change in the code repetition frequency (CRF) or named ”sigma” parameter in the EDI‐CAA file,  can happen during the same B value

• That is the stdv can change significantly due to this range change So it is only• That is, the stdv can change significantly due to this range change.  So it is only meaningful to use EDI_B data set from the same CRF value.  

Special calibrationd il l d il l i l

FGM EDI G1 G2

daily cal daily cal + special cal

FGM     EDI G1 G2t_edi

1/22 s 0.5nT

1 s        1 s

001010                            001312

• Offset can be better seen with the best FGM cal.