Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
Санкт-Петербург, Россия
Якутск, Россия
Проанализированы долготно-временные вариации параметров ионосферы над Евразийским континентом на основе анализа данных цепи высокоширотных ионозондов вдоль широтного круга ~70° N (геомагнитные широты 58* Glat65* ) в долготном секторе 26°–171° E во время экстремальных магнитных бурь 24-го цикла солнечной активности в марте и июне 2015 г. Для анализа отклика ионизации ионосферы на геомагнитные возмущения использовались данные ионозондов о среднечасовых значениях критической частоты foF2 слоя F2 ионосферы. Отмечены большие различия в общих особенностях временных вариаций foF2 для анализируемых периодов магнитных бурь, которые, вероятно, связаны с характерными особенностями сезонного и суточного хода фоновой высокоширотной ионосферы данного географического региона. На главных и ранних восстановительных фазах магнитных бурь наблюдались периоды блэкаутов радиосигналов ионозондов. Отмечены различия в характере реакции ионосферы на геомагнитные возмущения, связанные, по всей видимости, с сезонными особенностями вероятности возникновения положительной или отрицательной фазы ионосферной бури в разные сезоны года. Тенденция повышения ионизации ионосферы над обширным регионом Восточной, Западной Сибири и Европы после завершения экстремальной магнитной бури в марте 2015 г. по данным измерений цепи высокоширотных ионозондов может быть связана с образованием над этой территорией области повышенного отношения [O]/[N₂]. Подобный рост ионизации ионосферы с превышением значений foF2 относительно фона можно рассматривать как яркое проявление эффекта последействия магнитных бурь.
высокоширотная ионосфера, цепь ионозондов, геомагнитная буря, вариации ионизации ионосферы
1. Алпатов В.В., Беляев А.Н., Куницын В.Е. Методы томографии в исследованиях и мониторинге верхней атмосферы и ионосферы. Мир измерений. 2013, № 2. C. 31–37.
2. Андреева Е.С., Падохин А.М., Назаренко М.О., Туманова Ю.С., Калашникова С.А. Томографические методы исследования атмосферы и околоземного космического пространства: Современное состояние и перспективы развития. Труды XXVII Всероссийской открытой научной конференции «Распространение радиоволн». Калининград. 2021. C. 86–98.
3. Афраймович Э.Л., Перевалова Н.П. GPS-мониторинг верхней атмосферы Земли. Иркутск: ГУ НЦ ВСНЦ СО РАМН. 2006. С. 90–94.
4. Выставной В.М., Макарова Л.Н., Широчков А.В., Егорова Л.В. Исследования высокоширотной ионосферы методом вертикального зондирования с использованием современного цифрового ионозонда CADI. Гелиогеофизи-ческие исследования. 2013. Вып. 4. С. 1–10.
5. Деминов М.Г. Ионосфера Земли: закономерности и механизмы. В сб.: Электромагнитные и плазменные процессы от недр Солнца до недр Земли. Юбилейный сборник ИЗМИРАН-75. Москва, 2015. С. 295–346.
6. Деминов М.Г., Шубин В.Н. Эмпирическая модель положения главного ионосферного провала. Геомагнетизм и аэрономия. 2018. Т. 58, № 3. С. 366–373. DOI: 10.7868/ S0016794018030070.
7. Калишин А.С., Благовещенская Н.Ф., Трошичев О.А., Франк-Каменецкий А.В. ФГБУ «ААНИИ». Геофизические исследования в высоких широтах. Вестник РФФИ. Антарктида и Арктика: Полярные исследования. 2020. № 3-4 (107-108). С. 60–78. DOI:https://doi.org/10.22204/2410-4639-2020-106-107-3-4-60-78.
8. Кринберг И.А., Тащилин А.В. Ионосфера и плазмосфера. М.: Наука, 1984. 188 с.
9. Мамруков А.П., Халипов В.Л., Филиппов Л.Д. и др. Геофизическая информация по наклонным радиоотражениям в высоких широтах и их классификация. Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. Новосибирск: Изд-во СО РАН. 2000. Вып. 111. С. 14–27.
10. Поляков В.М., Щепкин Л.А., Казимировский Э.С., Кокоуров В.Д. Ионосферные процессы. Новосибирск: Наука, 1968. 535 с.
11. Степанов А.Е., Халипов В.Л., Голиков И.А., Бондарь Е.Д. Поляризационный джет: узкие и быстрые дрейфы субавроральной ионосферной плазмы. Якутск: Издат. дом СВФУ. 2017. 176 с.
12. Туманова Ю.С., Андреева Е.С., Нестеров И.А. Наблюдения ионосферного провала над Eвропой при разных уровнях геомагнитной возмущенности по данным радиотомографии. Ученые записки физ. фак-та Московского ун-та. 2016. № 3. 163906.
13. Черниговская М.А., Шпынев Б.Г., Хабитуев Д.С. и др. Долготные вариации ионосферных и геомагнитных параметров в северном полушарии во время сильных магнитных бурь 2015 г. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16, № 5. С. 336–347. DOI:https://doi.org/10.21046/2070-7401-2019-16-5-336-347.
14. Черниговская М.А., Шпынев Б.Г., Ясюкевич А.С., Хабитуев Д.С. Ионосферная долготная изменчивость в северном полушарии во время магнитных бурь по данным ионозондов и GPS/ГЛОНАСС. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17, № 4. С. 269–281. DOI:https://doi.org/10.21046/2070-7401-2020-17-4-269-281.
15. Черниговская М.А., Шпынев Б.Г., Хабитуев Д.С. и др. Исследование отклика среднеширотной ионосферы северного полушария на магнитные бури в марте 2012 года. Солнечно-земная физика. 2022. Т. 8, № 4. С. 46–56. DOI:https://doi.org/10.12737/szf-84202204.
16. Черниговская М.А., Ясюкевич А.С., Хабитуев Д.С. Долготная изменчивость ионосферы северного полушария во время магнитных бурь в марте 2012 года по данным ионозондов и GPS/ГЛОНАСС. Солнечно-земная физика. 2023. Т. 9, № 4. С. 108–112. DOI:https://doi.org/10.12737/szf-94202313.
17. Черниговская М.А., Ратовский К.Г., Сетов А.Г. и др. Отклик ионосферы над регионами высоких и средних широт Евразии по данным ионозондов во время экстремальной магнитной бури в марте 2015 г. Солнечно-земная физика. 2024. Т. 10 (в печати).
18. Чернышов А.А., Чугунин Д.В., Могилевский М.М. и др. Изучение неоднородной структуры ионосферы при помощи одновременных измерений наноспутниками стандарта CubeSat. Изв. вузов. Приборостроение. 2016. Т. 59, № 6. С. 443–449. DOI:https://doi.org/10.17586/0021-3454-2016-59-6-443-449.
19. Afraimovich E.L., Astafyeva E.I., Demyanov V.V., et al. A review of GPS/GLONASS studies of the ionospheric response to natural and anthropogenic processes and phenomena. J. Space Weather Space Clim. 2013. Vol. 3, no. A27. DOI:https://doi.org/10.1051/swsc/ 2013049.
20. Buonsanto M.J. Ionospheric storms — a review. Space Sci. Rev. 1999. Vol. 88. P. 563–601.
21. Burešová D., Laštovička J., De Franceschi G. Manifestation of Strong Geomagnetic Storms in the Ionosphere above Europe. Space Weather. J. Lilensten (ed.), Springer. 2007. P. 185–202.
22. Cherniak I., Krankowski A., Zakharenkova I. Observation of the ionospheric irregularities over the Northern Hemisphere: Methodology and service. Radio Sci. 2014. Vol. 49, no. 8. P. 653–662. DOI:https://doi.org/10.1002/2014RS005433.
23. Chernigovskaya M.A., Shpynev B.G., Yasyukevich A.S., et al. Longitudinal variations of geomagnetic and ionospheric parameters in the Northern Hemisphere during magnetic storms according to multi-instrument observations. Adv. Space Res. 2021. Vol. 67, no. 2. P. 762–776. DOI:https://doi.org/10.1016/j.asr.2020.10.028.
24. Enell C.-F., Kozlovsky A., Turunen T., et al. Comparison between manual scaling and Autoscala automatic scaling applied to Sodankylä Geophysical Observatory ionograms. Geoscientific Instrumentation, Methods and Data Systems. 2016. No. 5. P. 53–64. DOI:https://doi.org/10.5194/gi-5-53-2016.
25. Huang X., Reinisch B.W. Vertical electron density profiles from digisonde ionograms. The average representative profile. Ann. Geofis. 1996. Vol. XXXIX, no. 4. P. 751–756.
26. Hunsucker R.D., Hargreaves J.K. The High-Latitude Ionosphere and Its Effects on Radio Propagation. Cambridge University Press, New York, 2003. 617 p.
27. Jakowski N. Radio Occultation Techniques for Probing the Ionosphere. Radio Sci. Bull. 2005. No 314. P. 4–15.
28. Karpachev A.T. Dynamics of main and ring ionospheric troughs at the recovery phase of storms/substorms. J. Geophys. Res. 2021. Vol. 126, iss. 1. e2020JA028079. DOI:https://doi.org/10.1029/2020JA028079.
29. Karpachev A.T., Klimenko M.V., Klimenko V.V. Longitudinal variations of the ionospheric trough position. Adv. Space Res. 2019. Vol. 63, iss. 2. P. 950–966. DOI: 10.1016/ j.asr.2018.09.038.
30. 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. Sollar-Terr. Phys. 2018. Vol. 180. P. 78–92. DOI: 10.1016 /j.jastp.2017.12.017.
31. Kozlovsky A., Turunen T., Ulich T. Rapid-run ionosonde observations of traveling ionospheric disturbances in the auroral ionosphere. J. Geophys. Res. 2013. Vol. 118. P. 5265–5276.
32. Kunitsyn V.E., Padokhin A.M., Kurbatov G.A., et al. Ionospheric TEC estimation with the signals of various geostationary navigational satellites. GPS Solutions. 2016. Vol. 20. P. 877–884. DOI:https://doi.org/10.1007/s10291-015-0500-2.
33. Loewe C.A., Prölss G.W. Classification and mean behavior of magnetic storms. J. Geophys. Res. 1997. Vol. 102, no. A7. P. 14,209–14,213.
34. MacDougall J.W., Grant I.F., Shen X. The Canadian advanced digital ionosonde: design and results. WDC A for Solar-Terrestrial Physics, Report UAG-104, Boulder, Colorado, USA, 1995. P. 21–27.
35. Matsushita S. A study of the morphology of ionospheric storms. J. Geophys. Res. 1959. Vol. 64, no. 3. P. 305–321. DOI:https://doi.org/10.1029/JZ064i003p00305.
36. Mikhailov A.V. Ionospheric F2-layer storms. Física de la Tierra. 2000. Vol. 12. P. 223–262.
37. Namgaladze A.A., Korenkov Yu.N., Klimenko V.V., et al. Global model of the thermosphere-ionosphere-protonosphere system. Pure and Applied Geophysics. 1988. Vol. 127, no. 2-3. P. 219–254.
38. Perevalova N.P., Romanova E.B., Tashchilin A.V. Detection of high-latitude ionospheric structures using GNSS. J. Atmos. Solar-Terr Phys. 2020. Vol. 207. 105335. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp. 2020.105335.
39. Ratovsky K.G., Oinats A.V., Medvedev A.V. Regular features of the polar ionosphere characteristics from digisonde measurements over Norilsk. Adv. Space Res. 2013. Vol. 51, iss. 4. P. 545–553. DOI:https://doi.org/10.1016/j.asr.2011.09.026.
40. Themens D.R., Jayachandran P.T., Galkin I., Hall C. The Empirical Canadian High Arctic Ionospheric Model (E-CHAIM): NmF2 and hmF2. J. Geophys. Res.: Space Phys. 2017. Vol. 122, iss. 8. P. 9015–9031. DOI:https://doi.org/10.1002/2017JA024398.
41. Troshichev O.A., Sormakov D.A. PC index as a proxy of the solar wind energy that entered into the magnetosphere: 3. Development of magnetic storms. J. Atmos. Solar-Terr Phys. 2018. Vol. 180. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2017.10.012.
42. URL: http://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp (дата обращения 20 декабря 2023 г.).
43. URL: https://www.ngdc.noaa.gov (дата обращения 15 января 2024 г.).
44. URL: https://www.swpc.noaa.gov/noaa-scales-explanation (дата обращения 15 января 2024 г.).
45. URL: www.solen.info/solar/old_reports (дата обращения 20 декабря 2023 г.).
46. URL: https://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/wdc/Sec3.html (дата обращения 20 декабря 2023 г.).
47. URL: http://www.wdcb.ru/stp/geomag/geomagn_PC_ind.ru.html (дата обращения 20 декабря 2023 г.).
48. URL: https://www.ukssdc.ac.uk/wdcc1/iono_menu.html (дата обращения 20 декабря 2023 г.).
49. URL: http://icenter.izmiran.ru/f-h_db.php (дата обращения 20 декабря 2023 г.).
50. URL: http://guvitimed.jhuapl.edu/guvi-galleryl3on2 (дата обращения 5 февраля 2024 г.).
51. URL: https://www.ukssdc.ac.uk (дата обращения 20 декабря 2023 г.).
