Апатиты, Россия
Москва, Россия
Санкт-Петербург, Россия
Апатиты, Россия
Апатиты, Россия
Проведено сравнение влияния геомагнитных возмущений во время магнитных бурь различных типов (CME и CIR) и во время изолированной суббури на сцинтилляции сигналов спутников ГЛОНАСС и GPS с использованием приемника Septentrio PolaRx5, установленного в г. Апатиты (Мурманская область, Россия). Проанализированы данные наблюдений за 2021 г. Детально рассмотрены магнитные бури 3–4 ноября 2021 г. и 11–12 октября 2021 г. Магнитная буря 3–4 ноября 2021 г. была одной из наиболее мощных за последние годы. Анализ показывает, что наибольших значений фазовый индекс сцинтилляций достигает во время ночных и вечерних суббурь (σϕ≈1.5–1.8), сопровождающихся отрицательной бухтой в магнитном поле. Однако во время магнитных бурь положительные бухты в магнитном поле, связанные с усилением восточного электроджета, приводят к вполне сопоставимым значениям σϕ. Рост фазовых сцинтилляций во время ночных и вечерних возмущений коррелирует с ростом интенсивности УНЧ-волн (Pi3/Pc5 пульсации) и появлением дуг полярных сияний. Это подтверждает важную роль УНЧ-волн в формировании авроральной дуги и развитии ионосферных неоднородностей. Преобладание зеленой линии в спектре полярных сияний говорит о вкладе возмущений в E-слое ионосферы в рост фазовых сцинтилляций. Пульсирующие полярные сияния, связанные с ионосферными возмущениями в D-слое, не сопровождаются заметным ростом фазовых сцинтилляций. Анализ критических частот ионосферы по данным ионозонда на гидрометеорологической станции «Ловозеро» говорит о формировании спорадического Es-слоя ионосферы во время роста фазовых сцинтилляций. Разница в значении фазовых сцинтилляций на спутниках ГЛОНАСС и GPS в период отдельных возмущений может достигать 1.5 раз, что может быть связано с различными орбитами спутников. При этом уровень ГЛОНАСС/GPS-сцинтилляций на частоте L2 выше, чем на частоте L1. Увеличения амплитудного индекса сцинтилляций во время рассматриваемых событий не обнаружено.
ионосфера, ГЛОНАСС, GPS, магнитная буря, суббуря, полярные сияния
1. Белаховский В.Б., Пилипенко В.А., Самсонов С.Н., Лоренцен Д. Особенности пульсаций Pc5-диапазона в геомагнитном поле, авроральной светимости и риометрическом поглощении. Геомагнетизм и аэрономия. 2016. Т. 56, № 1. С. 46-63.
2. Белаховский В.Б., Джин Я., Милош В. Дневные сцинтилляции GPS-сигналов по данным наблюдений на архипелаге Шпицберген. Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2022. Т. 86, № 3. С. 428-433. DOI: 10.31857/ S0367676522030061.
3. Белаховский В.Б., Пилипенко В.А., Сахаров Я.А., Селиванов В.Н. Рост геомагнитно-индуцированных токов во время геомагнитных бурь, вызванных корональным выбросом массы и высокоскоростным потоком солнечного ветра, в 2021 г. Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2023. Т. 87, № 2. С. 264-270.
4. Захаров В.И., Ясюкевич Ю.В., Титова М.А. Влияние магнитных бурь и суббурь на сбои навигационной системы GPS в высоких широтах. Космические исследования. 2016. Т. 54, № 1. С. 23-33.
5. Захаров В.И., Чернышов А.А., Милох В., Джин Я. Влияние ионосферы на параметры навигационных сигналов GPS во время геомагнитной суббури. Геомагнетизм и аэрономия. 2020. Т. 60, № 6. С. 769-782.
6. Козелов Б.В., Черноус С.А., Шагимуратов И.И. и др. Гелиогеофизические факторы, влияние которых могло обусловить ошибки в работе GPS в период военных учений НАТО «Trident Juncture» с 25.10.2018 по 7.11.2018. Physics of Auroral Phenomena. Proc. XLII Annual Seminar. 2019. P. 48-52.
7. Черноус С.А., Швец М.В., Филатов М.В. и др. Исследование особенностей навигационных сигналов в период авроральных возмущений. Химическая физика. 2015. Т. 34, № 10. С. 33-39.
8. Черноус С.А., Шагимуратов И.И., Иевенко И.Б. и др. Авроральные возмущения как индикатор воздействия ионосферы на навигационные сигналы. Химическая физика. 2018. Т. 37, № 5. С. 77-83.
9. Шагимуратов И.И., Филатов М.В., Ефишов И.И., Флуктуации полного электронного содержания и ошибки GPS-позиционирования, обусловленные полярными сияниями во время аврорального возмущения 27 сентября 2019 г. Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2021. Т. 85, № 3. С. 433-439. DOI:https://doi.org/10.31857/S036767652103025X.
10. Ясюкевич Ю.В., Живетьев И.В., Ясюкевич А.С. и др. Влияние ионосферной и магнитосферной возмущенности на сбои глобальных навигационных спутниковых систем. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14, № 1. С. 88-98.
11. Astafyeva E., Yasyukevich Yu., Maksikov A., Zhivetiev I. Geomagnetic storms, super-storms, and their impacts on GPS-based navigation systems. Space Weather. 2014. Vol. 12, iss. 7. P. 508-525. DOI:https://doi.org/10.1002/2014SW001072.
12. Basu S., Groves K.M., Basu S., Sultan P.J. Specification and forecasting of scintillations in communication/navigation links: Current status and future plans. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2002. Vol. 64, no. 16. P. 1745-1754.
13. Belakhovsky V.B., Pilipenko V.A., Sakharov Ya.A., et al. Geomagnetic and ionospheric response to the interplanetary shock on January 24, 2012. Earth, Planets and Space. 2017. Vol. 69, iss. 1. Article id. #105. 25 p.
14. Belakhovsky V.B., Jin Y., Miloch W. Influence of the substorm precipitation and polar cap patches on GPS signals at high latitudes. Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa. 2020. Vol. 17, no. 6. P. 139-144. DOI:https://doi.org/10.21046/2070-7401-2020-17-6-139-144.
15. Belakhovsky V.B., Jin Y., Miloch W.J. Influence of different types of ionospheric disturbances on GPS signals at polar latitudes. Ann. Geophys. 2021. Vol. 39. P. 687-700.
16. Borovsky J.E., Denton M.H. Differences between CME-driven storms and CIR-driven storms. J. Geophys. Res. 2006. Vol. 111, iss. A7. A07S08. DOI:https://doi.org/10.1029/2005JA011447.
17. Cherniak I., Krankowski A., Zakharenkova I. Observation of the ionospheric irregularities over the Northern Hemisphere: Methodology and service. Radio Sci. 2014. Vol. 49. P. 653-662. DOI:https://doi.org/10.1002/2014RS005433.
18. Chernyshov A.A., Miloch W.J., Jin Y., Zakharov V.I. Relationship between TEC jumps and auroral substorm in the high-latitude ionosphere. Scientific Rep. 2020. Vol. 10. Article id. 6363. DOI:https://doi.org/10.1038/s41598-020-63422-9.
19. D’Onofrio M., Partamies N., Tanskanen E. Eastward electrojet enhancements during substorm activity. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2014. Vol. 119. P. 129-137.
20. Edemskiy I.K., Yasyukevich Y.V. Auroral oval boundary dynamics on the nature of geomagnetic storm. Remote Sensing. 2022. Vol. 14, iss. 21. P. 5486. DOI:https://doi.org/10.3390/rs14215486.
21. Forte B. Optimum detrending of raw GPS data for scintillation measurements at auroral latitudes. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2005. Vol. 67. P. 1100-1109. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2005.01.011.
22. Gao S., MacDougall J. A dynamic ionosonde design using pulse coding. Can. J. Phys. 1991. Vol. 68. P. 1184.
23. Gonzalez W.D., Joselyn J.A., Kamide Y., et al. What is a geomagnetic storm? J. Geophys. Res. 1994. Vol. 99, iss. A4. P. 5771-5792.
24. Kintner P.M., Ledvina B.M., de Paula E.R. GPS and ionospheric scintillations. Space Weather. 2007. Vol. 5. P. S0900.
25. Kokubun S., McPherron R.L., Russell C.T. Triggering of substorms by solar wind discontinuities. J. Geophys. Res. 1977. Vol. 82. P. 74-86.
26. Lyatsky W., Elphinstone R.D., Pao Q., Cogger L.L. Field line resonance interference model for multiple auroral arc generation. J. Geophys. Res. 1999. Vol. 104, iss. A1. P. 263-268. DOI:https://doi.org/10.1029/1998JA900027.
27. Makarevich R.A., Crowley G., Azeem I., et al. Auroral E-region as a source region for ionospheric scintillation. J. Geophys. Res. 2021. Vol. 126. P. e2021JA029212. DOI: 10.1029/ 2021JA029212.
28. Mushini S.C., Jayachandran P.T., Langley R.B., et al. Improved amplitude and phase-scintillation indices derived from wavelet detrended high-latitude GPS data. GPS Solutions. 2012. Vol. 16. P. 363-373. DOI:https://doi.org/10.1007/s10291-011-0238-4.
29. Miyoshi Y., Oyama S., Saito S., et al. Energetic electron precipitation associated with pulsating aurora: EISCAT and Van Allen Probe observations. J. Geophys. Res. 2015, Vol. 120. P. 2754-2766. DOI:https://doi.org/10.1002/2014JA020690.
30. Oksavik K., Van der Meeren C., Lorentzen D.A., et al. Scintillation and loss of signal lock from poleward moving auroral forms in the cusp ionosphere. J. Geophys. Res. 2015. Vol. 120. P. 9161-9175. DOI:https://doi.org/10.1002/2015JA021528.
31. Prikryl P., Jayachandran P.T., Mushini S.C., et al. GPS TEC, scintillation and cycle slips observed at high latitudes during solar minimum. Ann. Geophys. 2010. Vol. 28. P. 1307-1316.
32. Smith A.M., Mitchell C.N., Watson R.J., et al. GPS scintillation in the high arctic associated with an auroral arc. Space Weather. 2008. Vol. 6. P. s03d01. DOI:https://doi.org/10.1029/2007SW000349.
33. Thorne R.M., Ni B., Tao X., et al. Scattering by chorus waves as the dominant cause of diffuse auroral precipitation. Nature. 2010. Vol. 467. P. 943-946. DOI:https://doi.org/10.1038/nature09467.
34. Van der Meeren C., Oksavik K., Lorentzen D.A., et al. Severe and localized GNSS scintillation at the poleward edge of the nightside auroral oval during intense substorm aurora. J. Geophys. Res. 2015. Vol. 120, iss. 12. P. 10607-10621.
35. Yeh K.C., Liu C.H. Radio wave scintillations in the ionosphere. Proc. IEEE. 1982. Vol. 70, no. 4. P. 24-64. DOI:https://doi.org/10.1109/PROC.1982.12313.
