Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
Работа посвящена морфологическому исследованию поведения электронной концентрации в ионосфере на высотах 200–400 км на основе непрерывных серий наблюдений в 2007–2014 гг. на Иркутском радаре некогерентного рассеяния. Представлены суточно-высотные вариации усредненной электронной концентрации для всех сезонов (зима, весна, лето, осень) и двух уровней солнечной активности (низкой и умеренной). Выполнены сравнения наших результатов с результатами аналогичных исследований на таких радарах некогерентного рассеяния, как Миллстоун-Хилл, Аресибо, EISCAT, ESR, AMISR. Проведен анализ суточных вариаций электронного содержания для двух диапазонов высот: 180–250 и 250–600 км, полученных по данным Иркутского радара некогерентного рассеяния и ионозонда.
некогерентное рассеяние, ионосфера, электронная концентрация
ВВЕДЕНИЕ
Благодаря обширной сети ионозондов наиболее исследованной является часть ионосферы до высоты максимума электронной концентрации. В отличие от ионозондов, радары некогерентного рассеяния (НР) способны измерять электронную концентрацию до высоты ~1000 км. Метод НР до сих пор остается наиболее совершенным наземным средством диагностики верхней атмосферы. В настоящее время в мире действуют десять радаров НР, каждый из которых уникален по своей конструкции и методам диагностики. В их число входит единственный в России Иркутский радар некогерентного рассеяния (ИРНР).
В последнее время большое внимание уделяется исследованию особенностей поведения параметров (электронная концентрация, ионная и электронная температуры) ионосферной плазмы в зависимости от сезона и уровня солнечной активности по длительным непрерывным наблюдениям на радарах НР. Исследования позволяют усовершенствовать как региональные, так и глобальные модели поведения ионосферной плазмы, что даст возможность в будущем с большой точностью предсказывать состояние ионосферы в зависимости от сезона, уровня солнечной активности и географического местоположения. Исследуются усредненные по сезонам данные с целью выявления особенностей, характерных для конкретного сезона, и суточные вариации параметров ионосферной плазмы на большом интервале времени [Zhang, Holt, 2004; Zhang et al., 2004; Cai et al., 2007; Lei et al., 2007; Sojka et al., 2009].
В данной статье представлены результаты морфологического исследования особенностей поведения электронной концентрации Ne для разных сезонов (лето, осень, зима, весна) и двух уровней солнечной активности (низкой, умеренной) по данным ИРНР. Сравнение полученных результатов с данными радаров НР Миллстоун-Хилл, Аресибо, EISCAT, ESR, AMISR [Cai et al., 2007; Sojka et al., 2009; Lei et al., 2007] позволяет выявить региональные особенности поведения ионосферы над Восточной Сибирью. Физические основы полученных особенностей не рассматриваются - это является темой дальнейших исследований.
В статье также проводится сопоставление данных ИРНР и иркутского ионозонда DPS-4 [Reinisch et al., 1997; Ратовский и др., 2004]. Все ионограммы ионозонда были обработаны с помощью программного комплекса интерактивной обработки ионограмм SAO Explorer [Reinisch et al., 2004; Khmyrov et al., 2008]. До высоты максимума профиль электронной концентрации восстанавливался методом NHPC [Reinisch and Huang, 1983]. Выше высоты максимума профиль экстраполировался слоем Чепмена с масштабной высотой, рассчитанной методом, описанным в работе [Reinisch and Huang, 2001].
1. Дэвис К. Радиоволны в ионосфере. М.: Мир, 1973. 502 с.
2. Ратовский К.Г., Потехин А.П., Медведев А.В., Куркин В.И. Современный цифровой ионозонд DPS-4 и его возможности // Солнечно-земная физика. 2004. Вып. 5. С. 102-104.
3. Cai H.T., Ma S.Y., Fan Y., et al. Climatological features of electron density in the polar ionosphere from long-term observations of EIS-CAT/ESR radar // Ann. Geophys. 2007. V. 25. Р. 2561-2569.
4. Khmyrov G.M., Galkin I.A., Kozlov A.V., Reinisch B.W., McElroy J., Dozois C. Exploring digisonde ionogram data with SAO-X and DID-Base // Radio Sounding and Plasma Phys. 2008. AIP Conf. Proc. 974. P. 175-185.
5. Lei J., Roble R.G., Wang W., et al. Electron temperature climatology at Millstone Hill and Arecibo // J. Geophys. Res. 2007. V. 112, A02302. DOI:https://doi.org/10.1029/2006JA012041.
6. Medvedev A.V., Ratovsky K.G., Tolstikov M.V., et al. Studying of the spatial-temporal structure of wavelike ionospheric disturbances on the base of Irkutsk incoherent scatter radar and digisonde data // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2013. V. 105/106. P. 350-357. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2013.09.001.
7. Ratovsky K.G., Oinats A.V. Local empirical model of ionospheric plasma density derived from digisonde measurements at Irkutsk // Earth, Planets, Space. 2011. V. 63, N 4. P. 351-357.
8. Reinisch B.W., Huang X. Automatic calculation of electron density profiles from digital ionograms, 3. Processing of bottomside ionograms // Radio Sci. 1983. V. 18, N 3. P. 477-492.
9. Reinisch B.W., Huang X. Vertical electron content from ionograms in real time // Radio Sci. 2001. V. 36, N 2. P. 335-342.
10. Reinisch B.W., Haines D.M., Bibl K., Galkin I., Huang X., Kitrosser D.F., Sales G.S., Scali J.L. Ionospheric sounding support of OTH radar // Radio Sci. 1997. V. 32, N 4. P. 1681-1694.
11. Reinisch B.W., Galkin I.A., Khmyrov G., Kozlov A., Kitrosser D.F. Automated collection and dissemination of ionospheric data from the digisonde network // Adv. Radio Sci. 2004. V. 2. P. 241-247.
12. Shpynev B.G. Incoherent scatter Faraday rotation measurements on a radar with single linear polarization // Radio Sci. 2004. V. 39. RS3001. DOI:https://doi.org/10.1029/2001RS002523.
13. Sojka J.J., Nicolls M.J., Heinselman C.J., Kelly J.D. The PFISR IPY observations of ionospheric climate and weather // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2009. V. 71. P. 771-785.
14. Zhang S.-R., Holt J.M. Ionospheric plasma temperatures during 1976-2001 over Millstone Hill // Adv. Space Res. 2004. V. 33. P. 963-969.
15. Zhang S.-R., Holt J.M., Zalucha A.M., Amory-Mazaudier C. Midlatitude ionospheric plasma temperature climatology and empirical model based on Saint Santin incoherent scatter radar data from 1966 to 1987 // J. Geophys. Res. 2004. V. 109, A11311. DOI:https://doi.org/10.1029/2004JA010709.
