Западное отделение ИЗМИРАН
Калининград, Россия
Калининград, Калининградская область, Россия
Калининград, Россия
Калининград, Россия
Представлены результаты наблюдения параметров атмосферы и ионосферы в периоды сильных метеорологических возмущений (штормов) в Калининградской области. Наблюдения критической частоты F2-слоя ионосферы (foF2) и полного электронного содержания (ПЭС) выполнены на ст. Калининград (20 °E, 54.20 °N). В качестве анализируемых атмосферных параметров рассматривались атмосферное давление и ветер. Показано, что в периоды метеорологических штормов как в дневное, так и в ночное время отмечаются понижения значений ПЭС до 50 % и foF2 до 15 % по отношению к спокойным дням. Выявленные изменения состояния ионосферы во время метеорологических штормов отмечаются регулярно и являются характерным признаком метеорологического влияния на ионосферу.
Акустико-гравитационные волны, ионосфера, полное электронное содержание, метеорологические возмущения, метеорологические штормы
ВВЕДЕНИЕ
Метеорологические процессы являются важным источником генерации акустико-гравитационных волн (АГВ) в атмосфере. По результатам многочисленных экспериментальных и теоретических исследований различные динамические процессы в нижней атмосфере и на поверхности Земли, связанные, например, с метеорологическими, сейсмологическими и другими событиями, оказывают существенное влияние на состояние ионосферы. Оценки этого влияния приведены в работах работах [Altadill et al., 2001; Sauli, Boska, 2001a; Lastovicka, Sauli, 1999; Fritts, Alexander, 2003]. В частности, изменения структуры ионосферных вариаций в периоды метеорологических возмущений анализируются в работах [Chernigovskaya et al., 2015; Sauli, Boska, 2001b; Vadas, Liu, 2009; Sindelarova et al., 2009; Polyakova, Perevalova, 2013].
Сильные метеорологические штормы являются климатической особенностью Калининградского региона, что позволяет выделить изменения состояния ионосферы, обусловленные метеорологическими эффектами.
Цель настоящей работы заключается в исследовании возмущений ионосферных параметров, возникающих в периоды метеорологических штормов, и выявлении их характерных признаков по наблюдениям на ст. Калининград.
СУТОЧНЫЕ ВАРИАЦИИ АТМОСФЕРНЫХ И ИОНОСФЕРНЫХ ПАРАМЕТРОВ В ПЕРИОД МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОГО ШТОРМА
Для исследования ионосферной динамики в условиях метеорологических возмущений были выбраны периоды, в течение которых отмечались наиболее сильные метеорологические штормы на территории Калининградской области.
Анализ ионосферных данных выполнен по наблюдениям критической частоты F2-слоя (foF2) и полного электронного содержания (ПЭС) на ст. Калининград. Методики определения foF2 по наблюдениям ионозонда «Парус» и ПЭС на основе анализа сигналов навигационных спутников ГНСС представлены в работах [Karpenko, Manaenkova, 1996; Baran et al., 1997]. Данные о метеорологической обстановке получены в базе данных [www.rp5.ru].
Основное внимание уделено быстро развивающимся метеорологическим возмущениям, сопровождающимся сильными порывами ветра, достигающими 6-8 баллов по шкале Бофорта. Как правило, продолжительность таких штормов в Калининградском регионе не превышает двух дней. С целью выделения характерных особенностей ионосферных возмущений, возникающих в условиях метеорологических штормов, рассматривался период наблюдений ±5 сут от даты шторма. В качестве анализируемых метеопараметров рассматривались суточные вариации атмосферного давления P0 на уровне станции и максимальных значений скорости ветра на высоте 10 м - параметр FF3, который измеряется каждые 3 ч на метеорологической станции. Для уменьшения влияния геомагнитных факторов на вариации параметров ионосферы выбирались метеорологические возмущения на фоне спокойных геомагнитных условий.
1. Карпов И.В., Кшевецкий С.П. Механизм формирования крупномасштабных возмущений в верхней атмосфере от источников АГВ на поверхности Земли // Геомагнетизм и аэрономия. 2014. Т. 54, № 4. С. 553-562. DOI: 10.7868/ S001679401404018X.
2. Altadill D., Apostolov E.M., Solé J.G., Jacobi Ch. Origin and development of vertical propagating oscillations with periods of planetary waves in the ionospheric F region // Physics and Chemistry of the Earth. Part C: Solar, Terrestrial & Planetary Science. 2001. V. 26, iss. 6. P. 387-393. DOI: 10.1016/ S1464-1917(01)00019-8.
3. Baran L.W., Shagimuratov I.I., Tepenitzina N.J. The Use of GPS for Ionospheric Studies // Artificial satellites. J. Planetary Geodesy. 1997. V. 32, N 1. P. 49-60.
4. Chernigovskaya M.A., Shpynev B.G., Ratovsky K.G. Meteorological effects of ionospheric disturbances from vertical radio sounding data // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2015. V. 136. P. 235-243. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2015.07.006.
5. Fritts D.C., Alexander M.J. Gravity wave dynamics and effects in the middle atmosphere // Rev. Geophys. 2003. V. 41, iss.1. P. 3-64. DOI:https://doi.org/10.1029/2001RG000106.
6. Karpenko A.L., Manaenkova N.I. Nonlinear time series analysis of the ionospheric measurements // Geologishe Rundshau. 1996. V. 85, N 1. P. 124-129.
7. Lastovicka J., Sauli P. Are planetary wave type oscillations in the F2 region caused by planetary wave modulation of upward propagating tides? // Adv. Space Res. 1999. V. 24, iss. 11. P. 1473-1476. DOI:https://doi.org/10.1016/S0273-1177(99)00708-5.
8. Polyakova A.S., Perevalova N.P. Comparative analysis of TEC disturbances over tropical cyclone zones in the north-west Pacific ocean // Adv. Space Res. (including COSPAR Information Bulletin). 2013. V. 52, iss. 8. P. 1416-1426. DOI: 10.1016/ j.asr.2013.07.029.
9. Sauli P., Boska J. Observations of gravity waves of meteo-rological origin in the F-region ionosphere // Physics and Chemistry of the Earth. Part C: Solar, Terrestrial & Planetary Science. 2001a. V. 26, iss. 6. P. 425-428. DOI: 10.1016/ S1464-1917(01)00024-1.
10. Sauli P., Boska J. Tropospheric events and possible related gravity wave activity effects on the ionosphere // J. Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 2001b. V. 63, iss. 9. P. 945-950. DOI:https://doi.org/10.1016/S1364-6826(00)00205-4.
11. Sindelarova T., Buresova D., Chum J., Hruska F. Doppler observations of infrasonic waves of meteorological origin at ionospheric heights // Adv. Space Res. 2009. V. 43. P. 1644-1651. DOI:https://doi.org/10.1016/j.asr.2008.08.022; 2009.
12. Vadas S.L., Liu H.-L. Generation of large-scale gravity waves and neutral winds in the thermosphere from the dissipation of convectively generated gravity waves // J. Geophys. Res. Space Phys. 2009. V. 114. A10310. DOI: 10.1029/ 2009JA014108.
13. URL: http://www.rp5.ru (accessed December 8, 2015)
