Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
Новосибирск, Новосибирская область, Россия
Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
Паратунка, Россия
Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
УДК 537.87 Распространение и излучение электромагнитных волн
Исследованы эффекты экстремальной магнитной бури 10–13 мая 2024 г. в Азиатском регионе России на основе анализа экспериментальных данных вертикального и наклонного зондирования ионосферы непрерывным ЛЧМ-сигналом. Выявлены особенности ионосферных возмущений, вызванные магнитной бурей: длительное отрицательное ионосферное возмущение, проявившееся в значительном уменьшении критических частот слоя F2 и максимальных наблюдаемых частот радиотрасс; экранировка отражений от F-области ионосферы спорадическим слоем Es и увеличенное поглощение КВ-сигналов; регистрация Es-слоев аврорального и косого типов; продолжительный G-эффект в дневное местное время, когда критическая частота F1-слоя превышала критическую частоту F2-слоя; сумеречный эффект повышения электронной концентрации и высоты максимума слоя F2. Установлена связь вариаций ионосферных параметров и максимальных наблюдаемых частот модов распространения КВ-радиоволн с пространственным положением главного ионосферного провала и экваториальной границы зоны диффузных высыпаний электронов.
ионосферные возмущения, распространение радиоволн, магнитосфера, ионосфера, главный ионосферный провал, диффузные высыпания электронов
1. Бенькова Н.П., Козлов Е.Ф., Коченова Н.А. и др. Структура и динамика субавроральной ионосферы. М.: Наука, 1993, 144 с.
2. Беспрозванная А.С., Бенькова Н.П. Крупномасштабные структурные особенности слоя F2 в высоких широтах. Proc. of International Symposium “Physical Processes in the Trough Region during Disturbances”. Garzau, GDR (31.03-04.04.1987). Berlin, 1988, pp. 25–39.
3. Гальперин Ю.И., Кранье Ж., Лисаков Ю.В. и др. Диффузная авроральная зона. I. Модель экваториальной границы диффузной зоны вторжения авроральных электронов в вечернем и околополуночном секторах. Космические исследования. 1977, т. 15, № 3, с. 421–434.
4. Деминов М.Г., Шубин В.Н. Эмпирическая модель положения главного ионосферного провала. Геомагнетизм и аэрономия. 2018, т. 58, № 3, с. 366–373. DOI:https://doi.org/10.7868/S0016794018030070.
5. Деминов М.Г., Романова Е.Б., Тащилин А.В. Зависимость возникновения условия G в области F ионосферы от солнечной и геомагнитной активностей. Геомагнетизм и аэрономия. 2011, т. 51, № 5, с. 683–689.
6. Жеребцов Г.А., Мизун Ю.Г., Мингалев В.С. Физические процессы в полярной ионосфере. М.: Наука, 1988, 232 с.
7. Жеребцов Г.А., Пирог О.М., Полех Н.М. и др. Ионосферная обстановка в Восточно-Азиатском секторе во время геоактивного периода октябрь–ноябрь 2003 г. Геомагнетизм и аэрономия. 2005, т. 45, № 1, с. 106–113.
8. Куркин В.И., Пономарчук С.Н., Смирнов В.Ф. О влиянии главного ионосферного провала на характеристики КВ-сигналов на трассах наклонного зондирования. Солнечно-земная физика. 2004, № 5, с. 124–127.
9. Ларюнин О.А., Куркин В.И., Рыбкина А.А., Подлесный А.В. Определение скорости движения ионосферных возмущений по динамике U-образных треков на инограммах. Геомагнетизм и аэрономия. 2024, т. 64, № 2, с. 265–271. DOI:https://doi.org/10.31857/S0016794024020091.
10. Михайлов С.Я. Многозначность восстановления профилей плазменной частоты по заданной ВЧХ и их различимость для наклонного распространения коротких радиоволн в изотропной ионосфере. Изв. вузов. Радиофизика. 2000, т. 42, № 10, с. 855–872.
11. Нишида А. Геомагнитный диагноз магнитосферы / Перевод с англ. А.Е. Левитина; Под ред. Я.И. Фельдштейна. М.: Мир, 1980, 299 с.
12. Павлов А.В. Колебательно-возбужденные N2 и O2 в верхней атмосфере. Обзор. Геомагнетизм и аэрономия. 2011, т. 51, № 2, с. 147–173.
13. Панасюк М.И., Кузнецов С.Н., Лазутин Л.Л. и др. Магнитные бури в октябре 2003 года. Коллаборация «Солнечные экстремальные события 2003 года (СЭС-2003)». Космические исследования. 2004, т. 42, № 5, с. 509–554.
14. Подлесный А.В., Брынько И.Г., Куркин В.И. и др. Многофункциональный ЛЧМ-ионозонд для мониторинга ионосферы. Гелиогеофизические исследования. 2013, вып. 4, с. 24–31.
15. Пономарчук С.Н., Грозов В.П. Автоматическая интерпретация ионограмм наклонного зондирования на основе гибридных алгоритмов. Солнечно-земная физика. 2024, т. 10, № 2, с. 109–118. DOI:https://doi.org/10.12737/szf-102202410 / Ponomarchuk S.N., Grozov V.P. Automatic interpretation of oblique sounding ionograms based on hybrid algorithms. Sol.-Terr. Phys. 2024, vol. 10, iss. 2, pp. 102–110. DOI:https://doi.org/10.12737/stp-102202410.
16. Пономарчук С.Н., Золотухина Н.А. Возмущения ионосферного радиоканала во время магнитных бурь в ноябре–декабре 2023 г. Солнечно-земная физика. 2024, т. 10, № 4, с. 91–105. DOI:https://doi.org/10.12737/szf-104202410 / Ponomarchuk S.N., Zolotukhina N.A. Disturbances of ionospheric radio channel during magnetic storms in November–December 2023. Sol.-Terr. Phys. 2024, vol. 10, no. 4, pp. 84–98. DOI:https://doi.org/10.12737/stp-104202410.
17. Пономарчук С.Н., Куркин В.И., Ильин Н.В., Пензин М.С. Моделирование КВ-радиотрасс на основе волноводного подхода. Солнечно-земная физика. 2024, т. 10, № 2, с. 99–108. DOI:https://doi.org/10.12737/szf-102202409 / Ponomarchuk S.N., Kurkin V.I., Ilyin N.V., Penzin M.S. HF radio path modeling by waveguide approach. Sol.-Terr. Phys. 2024, vol. 10, no. 2, pp. 93–101. DOI:https://doi.org/10.12737/stp-102202409.
18. Руководство URSI по интерпретации и обработке ионограмм. Перевод с английского. М: Наука, 1977, 342 с.
19. Сергеев В.А., Цыганенко Н.А. Магнитосфера Земли. М.: Наука, 1980, 174 с.
20. Тащилин А.В., Романова Е.Б. Роль магнитосферной конвекции и высыпаний в образовании «сумеречного эффекта» на главной фазе магнитной бури. Геомагнетизм и аэрономия. 2011, т. 51, № 4, с. 474–480.
21. Урядов В.П., Куркин В.И., Вертоградов Г.Г. и др. Особенности распространения КВ-сигналов на среднеширотных трассах в условиях геомагнитных возмущений. Изв. вузов. Радиофизика. 2004, т. 47, № 12, с. 1041–1056.
22. Халипов В.Л., Гальперин Ю.И., Лисаков Ю.В. и др. Диффузная авроральная зона. II. Формирование и динамика полярного края субаврорального ионосферного провала в вечернем секторе. Космические исследования. 1977, т. 15, № 5, с. 708–723.
23. Bilitza D., Pezzopane M., Truhlik V., et al. The International Reference Ionosphere model: A review and description of an ionospheric benchmark. Rev. Geophys. 2022, vol. 60, no. 4, p. e2022RG000792. DOI:https://doi.org/10.1029/2022RG000792.
24. Blanch E., Altadill D., Boska J., et al. November 2003 event: Effects on the Earth’s ionosphere observed from ground-based ionosonde and GPS data. Ann. Geophys. 2005, vol. 23, no. 9. pp. 3027–3034. DOI:https://doi.org/10.5194/angeo-23-3027-2005.
25. Buonsanto M.J. A case study of the ionospheric storm dusk effect. J. Geophys. Res.: Space Phys. 1995, vol. 100, no. A12, pp. 23857–23869. DOI:https://doi.org/10.1029/95JA02697.
26. Burke W.J., Huang C.Y., Marcos F.A., Wise J.O. Interplanetary control of thermospheric densities during large magnetic storms. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2007, vol. 69, iss. 3, pp. 279–287. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2006.05.027.
27. Collado-Villaverde A., Muñoz P., Cid C. Classifying and bounding geomagnetic storms based on the SYM-H and ASY-H indices. Natural Hazards. 2024, vol. 120, no. 2. pp. 1141–1162. DOI:https://doi.org/10.1007/s11069-023-06241-1.
28. Daglis I.A. The storm-time ring current. Space Sci. Rev. 2001, vol. 98, no. 3, pp. 343–363. DOI:https://doi.org/10.1023/A:1013873329054.
29. Echer E., Gonzalez W.D., Tsurutani B.T. Interplanetary conditions leading to superintense geomagnetic storms (Dst≤–250 nT) during solar cycle 23. Geophys. Res. Lett. 2008, vol. 35, no. 6, L06S03. DOI:https://doi.org/10.1029/2007GL031755.
30. Fang X., Randall C.E., Lummerzheim D., et al. Electron impact ionization: A new parameterization for 100 eV to 1 MeV electrons. J. Geophys. Res.: Space Phys. 2008, vol. 113, A09311. DOI:https://doi.org/10.1029/2008JA013384.
31. Gonzalez W.D., Joselyn J.A., Kamide Y., et al. What is a geomagnetic storm? J. Geophys. Res.: Space Phys. 1994, vol. 99, no. A4, pp. 5771–5792. DOI:https://doi.org/10.1029/93JA02867.
32. Grozov V.P., Ilyin N.V., Kotovich G.V., Ponomarchuk S.N. Software system for automatic interpretation of ionosphere sounding data. Pattern Recognition and Image Analysis. 2012, vol. 22, no. 3, pp. 458–463. DOI:https://doi.org/10.1134/S1054661812030042.
33. Iyemori T., Rao D.R.K. Decay of the Dst field of geomagnetic disturbance after substorm onset and its implication to storm-substorm relation. Ann. Geophys. 1996, vol. 14, no. 11, pp. 608–618. DOI:https://doi.org/10.1007/s00585-996-0608-3.
34. Kamide Y., Winningham J.D. A statistical study of the “instantaneous” nightside auroral oval: The equatorward boundary of electron precipitation as observed by the Isis 1 and 2 satellites. J. Geophys. Res. 1977, vol. 82, iss. 35, pp. 5573–5588. DOI:https://doi.org/10.1029/JA082i035p05573.
35. Kurkin V.I., Zolotukhina N.A., Ponomarchuk S.N., Oinats A.V., Ratovskii K.G. Specific features of ionospheric disturbances accompanying the magnetic storm of January 14–20, 2022. Geomagnetism and Aeronomy. 2024a, vol. 64, no. 6, pp. 869–880. DOI:https://doi.org/10.1134/S0016793224600784.
36. Kurkin V.I., Medvedeva I.V., Podlesnyi A.V. Effect of sudden stratosphere warming on characteristics of medium-scale traveling ionospheric disturbances in the Asian region of Russia. Adv. Space Res. 2024b, vol. 73, no. 7, pp. 3613–3623. DOI:https://doi.org/10.1016/j.asr.2023.09.020.
37. Loewe C.A., Prolss G.W. Classification and mean behavior of magnetic storm. J. Geophys. Res. 1997, vol. 102, no. A7, pp. 14209–14213. DOI:https://doi.org/10.1029/96JA04020.
38. Mishin V.V, Lunyushkin S.B., Mikhalev A.V., et al. Extreme geomagnetic and optical disturbances over Irkutsk during the 2003 November 20 superstorm. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2018, vol. 181, pp. 68–78. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2018.10.013.
39. Möller H.G. Backscatter results from Lindau-II. The movement of curtains of intense irregularities in the polar F-layer. J. Atmos. Terr. Phys. 1974, vol. 36, no. 9, pp. 1487–1501. DOI:https://doi.org/10.1016/0021-9169(74)90227-X.
40. Pilkington G.R., Münch J.W., Braun H.J., Möller H.G. Comparison of ground HF backscatter and simultaneous particle and plasma pause measurements from a polar orbiting satellite. J. Atmos. Terr. Phys. 1975, vol. 37, no. 2, pp. 337–347. DOI:https://doi.org/10.1016/0021-9169(75)90115-4.
41. Pirog O.M., Polekh N.M., Romanova E.B., et al. The main ionospheric trough in the East Asian region: Observation and modeling. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2009, vol. 71, no. 1, pp. 49–60. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2008.10.010.
42. Polekh N.M., Ratovsky K.G., Deminov M.G., et al. Morphology of the G condition occurrence over Irkutsk. Adv. Space Res. 2013, vol. 52, no. 4, pp. 575–580. DOI:https://doi.org/10.1016/j.asr.2013.04.013.
43. Polekh N.M., Romanova T.B., Ratovsky K.G., et al. Studying the G condition occurrence in different latitudes under solar minimum: Observation and modeling. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2015, vol. 130, no. 8, pp. 132–141. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2015.06.001.
44. Ponomarchuk S.N., Grozov V.P., Kotovich G.V. Technique of ionospheric parameters automatic determination from data of vertical sounding with a continuous chirp signal. Proc. Proc. SPIE 12780: 29th International Symposium on Atmospheric and Ocean Optics: Atmospheric Physics. 2023, 127806Q. DOI:https://doi.org/10.1117/12.2688438.
45. Prölss G.W., Brace L.H., Mayr H.G., et al. Ionospheric storm effects at subauroral latitudes: A case study. J. Geophys. Res.: Space Phys. 1991, vol. 96, no. A2, pp. 1275–1288. DOI:https://doi.org/10.1029/90JA02326.
46. Spogli L., Alberti T., Bagiacchi P., et al. The effects of the May 2024 Mother’s Day superstorm over the Mediterranean sector: from data to public communication. Ann. Geophys. 2024, vol. 67, no. 2, PA218. DOI:https://doi.org/10.4401/ag-9117.
47. Uryadov V.P., Ponyatov A.A., Vertogradov G.G., et al. Dynamics of the auroral oval during geomagnetic disturbances observed by oblique sounding of the ionosphere in the Eurasian longitudinal sector. Int. J. Geomagn. Aeron. 2005, vol. 6, GI1002. DOI:https://doi.org/10.1029/2004GI000078.
48. Yasyukevich Yu.A., Vasiliev R.V., Rubtsov A.V., et al. Extreme magnetic storm of May 10–19, 2024: Coupling between neutral and charged components of the upper atmosphere and the effect on radio systems. Doklady Earth Sciences. 2025, vol. 520, no. 33. DOI:https://doi.org/10.1134/S1028334X24604978.
49. Zhang Y., Paxton L.J. An empirical Kp-dependent global auroral model based on TIMED/GUVI FUV data. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2008, vol. 70, no. 8-9, pp. 1231–1242. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2008.03.008.
50. URL: https://cdaweb.gsfc.nasa.gov/ (дата обращения 14 мая 2025 г.).
51. URL: https://cdaw.gsfc.nasa.gov/CME_list/ (дата обращения 14 мая 2025 г.).
52. URL: https://kp.gfz-potsdam.de/en/data (дата обращения 14 мая 2025 г.).
53. URL: https://ssusi.jhuapl.edu/gal_edr-aur_cs (дата обращения 14 мая 2025 г.).
54. URL: https://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/dst_provisional/index.html (дата обращения 14 мая 2025 г.).
55. URL: https://www.swpc.noaa.gov/noaa-scales-explanation (дата обращения 14 мая 2025 г.).
56. URL: http://ckp-rf.ru/ckp/3056/ (дата обращения 14 мая 2025 г.).
