с 01.01.2019 по настоящее время
Калининград, Калининградская область, Россия
Балтийский федеральный университет имени И. Канта
Калининград, Россия
Калининград, Россия
Иркутск, Россия
Ионосферные эффекты геомагнитной бури 17 марта 2015 г. ранее исследовались на основе результатов расчетов Глобальной самосогласованной модели термосферы, ионосферы и протоносферы (ГСМ ТИП) [Dmitriev et al., 2017; Klimenko et al., 2018], не противоречащих экспериментальным данным. В данной работе были рассмотрены полученные в ГСМ ТИП возмущения полного электронного содержания (ПЭС, TEC) на разных долготах и зонально усредненные в период 17–23 марта 2015 г. Для всех долгот можно отметить наличие полосы положительных возмущений TEC вблизи геомагнитного экватора и эффекта последействия геомагнитной бури, который проявляется в виде положительных возмущений TEC на средних широтах на 3–5 сут после главной фазы геомагнитной бури. Нами были проанализированы зависимости возмущений параметров системы термосферы и ионосферы (TEC, n(N2), n(O), зонального электрического поля, меридиональной компоненты термосферного ветра на высоте 300 км и температуры электронов на высоте 1000 км), рассчитанных по модели ГСМ ТИП, от вариаций AE-индекса геомагнитной активности. Анализ был проведен с использованием найденных по формуле Пирсона коэффициентов корреляции, которые были представлены в виде карт зависимостей коэффициента корреляции от момента времени UT и широты для выбранных долгот и для зонально усредненных значений. Полученные результаты показывают, что на высоких широтах Северного и Южного полушарий, коэффициент корреляции возмущений TEC и изменений AE близок к единице на всех исследуемых долготах в период 12–23 UT. В 9–12 UT наблюдается минимальный коэффициент корреляции на всех исследуемых широтах и долготах. Временные интервалы корреляции связаны с особенностями конкретной геомагнитной бури, для которой, например, интервал 09–23 UT 17 марта 2015 г. соответствует главной фазе геомагнитной бури. Обсуждаются возможные механизмы формирования такой связи модельных возмущений TEC и AE.
геомагнитная буря, ионосферные возмущения, модель ГСМ ТИП
1. Деминов М.Г., Деминова Г.Ф., Депуев В.Х., Депуева А.Х. Зависимость медианы критической частоты F2-слоя на средних широтах от геомагнитной активности. Солнечно-земная физика. 2017. Т. 3, № 4. С. 74-81. DOI:https://doi.org/10.12737/szf-34201707.
2. Деминов М.Г., Деминова Г.Ф., Депуев В.Х., Депуева А.Х. Связь среднего за месяц ионосферного индекса T с индексами солнечной и геомагнитной активности. Геомагнетизм и аэрономия. 2021. Т. 61, № 6. С. 735-740. DOI: 10.31857/ S0016794021060043.
3. Золотухина Н.А., Полех Н.М., Михалев А.В. и др. Особенности эмиссий 630.0 и 557.7 нм в области главного ионосферного провала: 17 марта 2015 г. Солнечно-земная физика. 2021. Т. 7, № 3. С. 57-71. DOI:https://doi.org/10.12737/szf-73202105.
4. Михалев А.В., Белецкий А.Б., Васильев Р.В. и др. Спектральные и фотометрические характеристики среднеширотного сияния во время магнитной бури 17 марта 2015 г. Солнечно-земная физика. 2018. Т. 4, № 4. С. 54-61. DOI:https://doi.org/10.12737/szf-44201806.
5. Ратовский К.Г., Клименко М.В., Клименко В.В. и др. Эффекты последействий геомагнитных бурь: статистический анализ и теоретическое объяснение. Солнечно-земная физика. 2018. Т. 4, № 4. С. 32-42. DOI:https://doi.org/10.12737/szf-44201804.
6. Шпынев Б. Г., Хабитуев Д.С., Черниговская М. А. Исследование причин долготных неоднородностей ионосферных возмущений в Северном полушарии во время геомагнитных бурь. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15, № 5. С. 241-250. DOI:https://doi.org/10.21046/2070-7401-2018-15-5-241-250.
7. Ягодкина О.И., Панченко В.А., Воробьев В.Г. и др. Влияние магнитной активности и давления солнечного ветра на среднеширотную ионосферу во время магнитной бури 22-23 июня 2015 г. Proc. XLIV Annual Seminar. “Physics of Auroral Phenomena”. Apatity, 2021. P. 163-167. DOI:https://doi.org/10.51981/2588-0039.2021.44.038.
8. Balan N., Alleyne H., Otsuka Y., et al. Relative effects of electric field and neutral wind on positive ionospheric storms. Earth, Planets and Space. 2009. Vol. 61, no. 4. Р. 439−445.
9. Balan N., Otsuka Y., Nishioka M., et al. Physical mechanisms of the ionospheric storms at equatorial and higher latitudes during the recovery phase of geomagnetic storms. J. Geophys. Res.: Space Phys. 2013. Vol. 118, iss. 5. P. 2660-2669. DOI:https://doi.org/10.1002/jgra.50275.
10. Buonsanto M.J. Ionospheric storms: A review. Space Sci. Rev. 1999. Vol. 88. P. 563-601. DOI:https://doi.org/10.1023/A:10051075 32631.
11. Burton R.K., McPherron R.L., Russell C.T. An empirical relationship between interplanetary conditions and Dst. J. Geophys. Res. 1975. Vol. 80. P. 4204-4214.
12. Davis T.N., Sugiura M. Auroral electrojet activity index AE and its universal time variations. J.Geophys. Res. 1966. Vol. 71. P. 785-803.
13. Dmitriev A.V., Suvorova A.V., Klimenko M.V., et al. Predictable and unpredictable ionospheric disturbances during St. Patrick’s Day magnetic storms of 2013 and 2015 and on 8-9 March 2008. J. Geophys. Res.: Space Phys. 2017. Vol. 122, iss. 2. P. 2398-2423, DOI:https://doi.org/10.1002/2016JA023260.
14. Feshchenko E.Yu., Maltsev Yu.P. Relations of the polar cap voltage to the geophysical activity. Proc. 26 Annual Seminar. “Physics of Auroral Phenomena”. Apatity, 2003. P. 59-61.
15. Fuller-Rowell T., Codrescu M., Maruyama N., et al. Observed and modeled thermosphere and ionosphere response to superstorms. Radio Sci. 2007. Vol. 42, iss. 4. DOI: 10.1029/ 2005RS003392.
16. Gonzalez W.D., Joselyn J.A., Kamide Y., et al. What is a geomagnetic storm? J. Geophys. Res.: Space Phys. 1994. Vol. 99, iss. A4. P. 5771-5792. DOI:https://doi.org/10.1029/93JA02867.
17. Gonzalez W.D., Tsurutani B.T., Clua de Gonzalez A.L. Interplanetary origin of geomagnetic storms. Space Sci. Rev. 1999. Vol. 88. P. 529-562. DOI:https://doi.org/10.1023/A:1005160129098.
18. Huba J.D., Maute A., Crowley G. SAMI3_ICON: Model of the ionosphere plasmasphere system. Space Sci Rev. 2017. Vol. 212. P. 731-742. DOI:https://doi.org/10.1007/s11214-017-0415-z.
19. Klimenko M.V., Klimenko V.V., Ratovsky K.G., et al. Numerical modeling of ionospheric effects in the middle- and low-latitude F region during geomagnetic storm sequence of 9-14 September 2005. Radio Sci. 2011. Vol. 46, iss. 3. RS0D03. DOI:https://doi.org/10.1029/2010RS004590.
20. Klimenko M.V., Klimenko V.V., Zakharenkova I.E., et al. Similarity and differences in morphology and mechanisms of the foF2 and TEC disturbances during the geomagnetic storms on 26-30 September 2011. Ann. Geophys. 2017. Vol. 35. P. 923-938. DOI:https://doi.org/10.5194/angeo-35-923-2017.
21. Klimenko M.V., Klimenko V.V., Despirak I.V., et al. Disturbances of the thermosphere-ionosphere-plasmasphere system and auroral electrojet at 30° E longitude during the St. Patrick’s Day geomagnetic storm on 17-23 March 2015. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2018. Vol. 180. P. 78-92. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp. 2017.12.017.
22. Lu G., Goncharenko L.P., Richmond A.D., et al. A dayside ionospheric positive storm phase driven by neutral winds. J. Geophys. Res. 2008. Vol. 113, iss. A8. A08304. DOI: 10.1029/ 2007JA012895.
23. Mayr H.G., Volland H. Magnetic storm characteristics of the thermosphere. J. Geophys. Res. 1973. Vol. 78, no. 13. P. 2251-2264.
24. Mendillo M. Storms in the ionosphere: Patterns and processes for total electron content. Rev. Geophys. 2006. Vol. 44, iss. 4. RG4001. DOI:https://doi.org/10.1029/2005RG000193.
25. Namgaladze A.A., Förster M., Yurik R.Y. Analysis of the positive ionospheric response to a moderate geomagnetic storm using a global numerical model. Ann. Geophys. 2000. Vol. 18. P. 461-477. DOI:https://doi.org/10.1007/s00585-000-0461-8.
26. Pawlowski D.J., Ridley A.J., Kim I., Bernstein D.S. Global model comparison with Millstone Hill during September 2005. J. Geophys. Res. 2008. Vol. 113, iss. A1. A01312. DOI: 10.1029/ 2007JA012390.
27. Pirog O.M., Polekh N.M., Tashchilinet A.V., et al. Response of ionosphere to the great geomagnetic storm of September 1998: Observation and modeling. Adv. Space Res. 2006. Vol. 37, iss. 5. P. 1081-1087. DOI:https://doi.org/10.1016/j.asr.2006.02.005.
28. Prölss G.W. Ionospheric F-region storms. Handbook of Atmospheric Electmdynamics. CRC Press, 1995. Vol. 2. P. 195-248.
29. Prölss G.W. Ionospheric storms at mid-Latitude: A short review. Midlatitude Ionospheric Dynamics and Disturbances. Washington: American Geophys. Union, 2013. (Geophys. Monograph Ser., 181). DOI:https://doi.org/10.1029/181GM03.
30. Ratovsky K.G., Klimenko M.V., Yasyukevich Y.V., et al. Statistical analysis and interpretation of high-, mid- and low-latitude responses in regional electron content to geomagnetic storms. Atmosphere. 2020. Vol. 11, iss. 12, 1308. DOI: 10.3390/ atmos11121308.
31. Sojka J.J., Schunk R.W., Denig W.F. Ionospheric response to the sustained high geomagnetic activity during the March’89 great storm. J. Geophys. Res. 1994. Vol. 99, no. A11. P. 21341-21352.
32. Sugiura M. Hourly values of equatorial Dst for the IGY. Annals of the International Geophysical Year. New York: Elsevier, 1964. Vol. 35. P. 945-948.
33. Suvorova A.V., Dmitriev A.V., Tsai L.-C., et al. TEC evidence for near-equatorial energy deposition by 30 keV electrons in the topside ionosphere. J. Geophys. Res.: Space Phys. 2013. Vol. 118, iss.7. P. 4672-4695. DOI:https://doi.org/10.1002/jgra.50439.
34. Vorobjev V.G., Yagodkina O.I. Empirical model of auroral precipitation power during substorms. J. Atmos Solar-Terr. Phys. 2008. Vol. 70. P. 654-662.
35. Zhang S.-R., Zhang Y., Wang W., Verkhoglyadova O.P. Geospace system responses to the St. Patrick’s Day storms in 2013 and 2015. J. Geophys.Res.: Space Phys. 2017. Vol. 122, iss. 6. P. 6901-6906. DOI:https://doi.org/10.1002/2017JA024232.
36. URL: http://omniweb.gsfc.nasa.govs (дата обращения 30 мая 2022 г.).
