Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
В работе рассматривается реализация алгоритмов автоматического поиска сигналов, рассеянных на метеорных следах, по данным радара EKB ИСЗФ СО РАН. Используется алгоритм, аналогичный алгоритмам, применяемым на специализированных метеорных установках. Алгоритм включает два этапа — обнаружение метеорного эха и определение его параметров. Было показано, что 13.12.2016, в день максимума потока Геминид, детектируемые алгоритмом рассеянные сигналы носят ракурсный характер и соответствуют рассеянию на неоднородностях, вытянутых в направлении радианта метеорного потока. Это подтверждает, что источником выделяемых с помощью алгоритма сигналов являются метеорные следы. В дополнение к алгоритму поиска и определения параметров метеорного рассеяния был реализован алгоритм косвенного определения высоты метеорного следа по характерному времени жизни следа с использованием модели атмосферы NRLMSIS-00. Для дальнейшего тестирования алгоритма был использован набор данных, полученных в 2017–2019 гг. В рамках тестирования было показано соответствие расчетных доплеровских скоростей, полученных с помощью нового алгоритма и алгоритма FitACF, в точках, отмеченных новым алгоритмом как рассеяние на метеорных следах. В работе приведено решение обратной задачи восстановления вектора скорости нейтрального ветра по полученным данным взвешенным методом наименьших квадратов. Проведено сравнение расчетных скоростей и направлений горизонтальных нейтральных ветров, полученных в модели трехмерного ветра и в модели горизонтального ветра HWM-14. Алгоритм позволяет вести обработку рассеянных сигналов в режиме реального времени и введен в постоянную эксплуатацию на радаре EKB ИСЗФ СО РАН.
метеорные следы, КВ-радар, динамика атмосферы, автоматическое детектирование
1. Arnold N.F., Cook P.A., Robinson T.R., et al. Comparison of D-region Doppler drift winds measured by the SuperDARN Finland HF radar over an annual cycle using the Kiruna VHF meteor radar // Ann. Geophys. 2003. Vol. 21, no. 10. P. 2073-2082. DOI:https://doi.org/10.5194/angeo-21-2073-20033.
2. Berngardt O.I., Voronov A.L., Grkovich K.V. Optimal signals of Golomb ruler class for spectral measurements at EKB SuperDARN radar: Theory and experiment // Radio Sci. 2015. Vol. 50, no. 6. 2014RS005589. P. 486-500. DOI:https://doi.org/10.1002/2014RS005589.
3. Berngardt O.I., Kurkin V.I., Zherebtsov G.A., et al. Ionospheric effects during first 2 hours after the “Chelyabinsk” meteorite impact // arXiv. 2013. arXiv: 1308.3918 [physics.geo-ph].
4. Briczinski S.J., Mathews J.D., Meisel D.D. Statistical and fragmentation properties of the micrometeoroid flux observed at Arecibo // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2009. Vol. 114, no. A4. A04311. DOI:https://doi.org/10.1029/2009JA014054.
5. Campbell-Brown M.D. High resolution radiant distribution and orbits of sporadic radar meteoroids // Icarus. 2008. Vol. 196, no. 1. P. 144-163. DOI:https://doi.org/10.1016/j.icarus.2008.02.022.
6. Close S., Hunt S.M, McKeen F.M., Minardi M.J. Characterization of Leonid meteor head echo data collected using the VHF-UHF Advanced Research Projects Agency Long-Range Tracking and Instrumentation Radar (ALTAIR) // J. Geophys. Res. 2002. Vol. 37, iss. 1. P. 9-1. DOI:https://doi.org/10.1029/2000RS002602.
7. Deegan N.F., Fitzpatrick R., Forti G., et al. Study of meteor wind measurement techniques. V. 1. Final report. Contract AF 19(628)-3248. Defense Technical Information Center, 1970. 128 p.
8. Erickson P.J., Lind F.D., Wendelken S.M., Faubert M.A. Meteor head echo observations using the Millstone Hill UHF incoherent scatter radar system // Meteoroids 2001 Conference. ESA Special Publ., 2001. Vol. 495. P. 457-463.
9. Hall G.E., MacDougall J.W., Moorcroft D.R., et al. Super Dual Auroral Radar Network observations of meteor echoes // J. Geophys. Res. 1997. Vol. 102, iss. A7. P. 14603-14614. DOI:https://doi.org/10.1029/97JA00517.
10. Hall C.M., Aso T., Tsutsumi M., et al. Comparison of meteor and medium frequency radar kilometer scale MLT dynamics at 70 N // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2006. V. 68, no. 3-5. P. 309-316. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2005.03.025.
11. Janches D., Dyrud L.P., Broadley S.L., Plane J.M.C. First observation of micrometeoroid differential ablation in the atmosphere // Geophys. Res. Lett. 2009. Vol. 36, no. 6, L06101. DOI:https://doi.org/10.1029/2009GL037389.
12. Jenkins B., Jarvis M.J. Mesospheric winds derived from SuperDARN HF radar meteor echoes at Halley, Antarctica // Earth, Planets and Space. 1999. Vol. 51. P. 685-689. DOI:https://doi.org/10.1186/BF03353226.
13. Jenkins B., Jarvis M.J., Forbes D.M. Mesospheric wind observations derived from Super Dual Auroral Radar Network (SuperDARN) HF radar meteor echoes at Halley, Antarctica: Preliminary results // Radio Sci. 1998. Vol. 33, no. 4. P. 957-965. DOI:https://doi.org/10.1029/98RS01113.
14. Jones W., Jones J. Ionic diffusion in meteor trains // J. Atmos. Terr. Phys. 1990. Vol. 52. Р. 185-191. DOI:https://doi.org/10.1016/0021-9169(90)90122-4.
15. Jones J., Brown P., Ellis K.J., et al. The Canadian Meteor Orbit Radar: system overview and preliminary results // Planetary Space Science. 2005. Vol. 53. Р. 413-421. DOI:https://doi.org/10.1016/j.pss.2004.11.002.
16. Kam H., Kim Y.H., Kim J.-H., et al. Evaluation of estimated mesospheric temperatures from 11-year meteor radar datasets of King Sejong Station (62° S, 59° W) and Esrange (68° N, 21° E) // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2019. Vol. 196. Р. 105148. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2019.105148.
17. Kero J., Szasz C., Nakamura T., Meisel D.D., et al. The 2009-2010 MU radar head echo observation programme for sporadic and shower meteors: radiant densities and diurnal rates // Mon. Not. Royal Astron. Soc. 2012. Vol. 425, no. 1. Р. 135-146. DOI:https://doi.org/10.1111/j.1365-2966.2012.21407.x.
18. Korotyshkin D., Merzlyakov E., Sherstyukov O., Valiullin F. Mesosphere/lower thermosphere wind regime parameters using a newly installed SKiYMET meteor radar at Kazan (56° N, 49° E) // Adv. Space Res. 2019. Vol. 63, no 7. Р. 2132-2143. DOI:https://doi.org/10.1016/j.asr.2018.12.032.
19. Li Y., Zhou Q., Scott M., Milla M. A Study on meteor head echo using a probabilistic detection model at Jicamarca // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2020. Vol. 125, no. 1, e2019JA027459. DOI:https://doi.org/10.1029/2019JA027459.
20. Lovell A.C.B. Meteor Astronomy. Oxford: Clarendon Press., 1954. 463 p.
21. Mathews J.D., Doherty J., Wen C.H., et al. An update on UHF radar meteor observations and associated signal processing techniques at Arecibo Observatory // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2003. Vol. 65, no. 10. P. 1139-1149. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2003.07.009.
22. Mathews J.D., Briczinski S.J., Malhotra A., Cross J. Extensive meteoroid fragmentation in V/UHF radar meteor observations at Arecibo Observatory // Geophys. Res. Lett. 2010. Vol. 37, no. 4. L04103. DOI:https://doi.org/10.1029/2009GL041967.
23. McKinley D.W.R. Meteor Science and Engineering. New York: McGraw-Hill, 1961. 309 p.
24. Nakamura T., Tsuda T., Tsutsumi M., et al. Meteor wind observations with the MU radar // Radio Sci. 1991. Vol. 26, no. 04. P. 857-869. DOI:https://doi.org/10.1029/91RS01164.
25. Parris R.T. Design and Implementation of a Meteor Tracking Retrofit for the HF Radar at Kodiak Island, Alaska. Thesis (M. S.) University of Alaska Fairbanks, 2003, 123 p.
26. Premkumar B., Reddy K.C., Yellaiah G., Kumar K.K. Seasonal variations in vertical distribution of meteor decay time as observed from meteor radars at 8.5° N and 80° N // Adv. Space Res. 2019. Vol. 63, no. 5. P. 1661-1669. DOI:https://doi.org/10.1016/j.asr.2018.11.019.
27. Ribeiro A.J., Ruohoniemi J.M., Ponomarenko P.V., et al. A comparison of SuperDARN ACF fitting methods // Radio Sci. 2013. Vol. 48, no. 3. P. 274-282. DOI:https://doi.org/10.1002/rds.20031.
28. Shepherd S.G. Elevation angle determination for SuperDARN HF radar layouts // Radio Sci. 2017. Vol. 52, no. 8. P. 938-950. DOI:https://doi.org/10.1002/2017RS006348.
29. Szasz C., Kero J., Meisel D.D., et al. Orbit characteristics of the tristatic EISCAT UHF meteors // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2008. Vol. 388, no. 1. P. 15-25. DOI:https://doi.org/10.1111/j.1365-2966.2008.13374.x.
30. Thomas R.M., Whitham P.S., Elford W.G. Response of high frequency radar to meteor backscatter // J. Atmos. Terr. Phys. 1988. Vol. 50. P. 703-724. DOI:https://doi.org/10.1016/0021-9169(88)90034-7.
31. Tsutsumi M., Nakamura T., Holdsworth D., Reid I. Meteor observations with an MF radar // Earth, Planets and Space. 1999. Vol. 51, no. 7. P. 691-699. DOI:https://doi.org/10.1186/BF03353227.
32. Tsutsumi M., Yukimatu A.S., Holdsworth D.A., Lester M. Advanced SuperDARN meteor wind observations based on raw time series analysis technique // Radio Sci. 2009. Vol. 44, no. 2, RS2006. DOI:https://doi.org/10.1029/2008rs003994.
33. Yukimatu A.S., Tsutsumi M. A new SuperDARN meteor wind measurement: Raw time series analysis method and its application to mesopause region dynamics // Geophys. Res. Lett. 2002. Vol. 29, no. 20. P. 42-1-42-4. DOI:https://doi.org/10.1029/2002GL015210.
34. Zhu Q., Dinsmore R., Gao B., Mathews J.D. High-resolution radar observations of meteoroid fragmentation and flaring at the Jicamarca Radio Observatory // Mon. Not. Royal Astron. Soc. 2016. Vol. 457, no. 2. P. 1759-1769. DOI:https://doi.org/10.1093/mnras/stw070.
35. URL: http://ckp-rf.ru/ckp/3056 (дата обращения 20 ноября 2020 г.).
