Москва, Россия
Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН
Геофизический Центр РАН
Москва, Россия
Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН
Москва, Россия
Москва, Россия
УДК 53 Физика
УДК 55 Геология. Геологические и геофизические науки
Сильные метеорологические возмущения в атмосфере, сопровождающиеся генерацией волн и турбулентности, могут оказывать влияние на плазму ионосферы и геомагнитное поле. Для поиска этих эффектов мы проанализировали данные электромагнитных измерений на низкоорбитальных спутниках Swarm во время пролетов над областью тайфуна Vongfong 2014 г. Обнаружено появление в верхней ионосфере «магнитной ряби» — поперечных к основному геомагнитному полю флуктуаций малой амплитуды (0.5–1.5 нТл) с преобладающим периодом порядка 10 с, вызванных мелкомасштабными продольными токами. Предположительно, эти квазипериодические флуктуации связаны с пролетом спутника через квазипериодическую пространственную структуру продольных токов с характерным масштабом ~70 км, индуцируемых при взаимодействии акустических волн, возбуждаемых тайфуном, с Е-слоем ионосферы. В одном из пролетов над тайфуном наблюдался всплеск высокочастотных шумов (~0.3 Гц), которые можно связать с возбуждением ионосферного альвеновского резонатора атмосферной турбулентностью.
тропический циклон, ионосфера, геомагнитное поле, акустические волны, спутники Swarm, продольные токи
1. Захаров В.И., Пилипенко В.А., Грушин В.А., Хамидуллин А.Ф. Влияние тайфуна Vongfong 2014 на ионосферу и геомагнитное поле по данным спутников Swarm: 1. Волновые возмущения ионосферной плазмы // Солнечно-земная физика. 2019. Т. 5, № 2. С. 114–123. DOI: 10.12737/szf-52201914.
2. Исаев Н.В., Сорокин В.М., Чмырев В.М., Серебрякова О.Н. Электрические поля в ионосфере, связанные с морскими штормами и тайфунами // Геомагнетизм и аэрономия. 2002. Т. 42. C. 670–675.
3. Исаев Н.В., Костин В.М., Беляев Г.Г. и др. Возмущения верхней ионосферы, вызванные тайфунами // Геомагнетизм и аэрономия. 2010. Т. 50, № 2. С. 253–264.
4. Мелиоранский А.С. Высыпание электронов из радиационных поясов и кольцевого тока под влиянием излучений тайфунов в северо-западной части Тихого океана. Тайфун «Майк» и сильный тропический шторм «Нелл». препринт № 2136 Института космических исследований. М., 2007. 18 с.
5. Покровская И.В., Шарков Е.А. Тропические циклоны и тропические возмущения Мирового океана: хронология и эволюция: версия 4.1 (2006–2010) М.: Университет, 2011. 212 с.
6. Aoyama T., Iyemori T., Nakanishi K. Magnetic ripples observed by Swarm satellites and their enhancement during typhoon activity // Earth, Planets Space. 2017. V. 69. P. 89. DOI: 10.1186/s40623-017-0679-2.
7. Friis-Christensen E., Lühr H., Knudsen D., Haagmans R. Swarm — an Earth observation mission investigating geospace // Adv. Space Res. 2008. V. 41. P. 210–216. DOI: 10.1016/ j.asr.2006.10.008.
8. Huang Y-N., Cheng K., Chen S-W. On the detection of acoustic-gravity waves generated by typhoon by use of real time HF Doppler frequency shift sounding system // Radio Sci. 1985. V. 20. P. 897–906. DOI: 10.1029/RS020i004p00897.
9. Iyemori T., Nakanishi K., Aoyama T., et al. Confirmation of existence of the small-scale field-aligned currents in middle and low latitudes and an estimate of time scale of their temporal variation // Geophys. Res. Lett. 2015. V. 42. P. 22–28. DOI: 10.1002/2014GL062555.
10. Leonovich A.S., Mazur V.A. Standing Alfven waves in the magnetosphere from a localized monochromatic source // J. Geophys. Res. 1999. V. 104. P. 2411–2420. DOI: 10.1029/ 98JA02680.
11. Luhr H., Maus S., Rother M., Cooke D. First in-situ observation of night-time F region currents with the CHAMP satellite // Geophys. Res. Lett. 2002. V. 29, iss.10, 1489. P. 127-1–127-4. DOI: 10.1029/ 2001GL013845.
12. Mikhailova G., Mikhailov Ya., Kapustina O. ULF-VLF electric fields in the external ionosphere over powerful typhoons in Pacific Ocean // Int. J. Geomag. Aeronomy. 2000. V. 2, N 2. P. 153–158.
13. Nakanishi K., Iyemori T., Taira K., Lühr H. Global and frequent appearance of small spatial scale field-aligned currents possibly driven by the lower atmospheric phenomena as observed by the CHAMP satellite in middle and low latitudes // Earth Planets Space. 2014. V. 66. Article number: 40. DOI: 10.1186/1880-5981-66-40.
14. Nishioka M., Tsugawa T., Kubota M., Ishii M. Concentric waves and short-period oscillations observed in the ionosphere after the 2013 Moore EF5 tornado // Geophys. Res. Lett. 2013. V. 40. P. 5581–5586. DOI: 10.1002/2013GL057963.
15. Park J., Lühr H., Stolle C., et al. The characteristics of field-aligned currents associated with equatorial plasma bubbles as observed by the CHAMP satellite // Ann. Geophys. 2009. V. 27. P. 2685–2697. DOI: 10.5194/angeo-27-2685-2009.
16. Park J., Lühr H., Kervalishvili G., et al. Nighttime magnetic field fluctuations in the topside ionosphere at midlatitudes and their relation to medium-scale traveling ionospheric disturbances: the spatial structure and scale sizes // J. Geophys. Res. 2015. V. 120. P. 6818–6830. DOI: 10.1002/2015JA021315.
17. Pilipenko V., Heilig B. ULF waves and transients in the topside ionosphere // Low-frequency Waves in Space Plasmas. John Wiley & Sons, 2016. P. 15–29. (Geophysical Monograph Ser., V. 216). DOI: 10.1002/9781119055006.ch2.
18. Pilipenko V.A., Yumoto K., Fedorov E., et al. Field line Alfven oscillations at low latitudes // Mem. Fac. Sci. Kyushu Univ., ser. D, Earth Planet. Sci. 1998. XXX, N 1. P. 23–43.
19. Polyakova A.S., Perevalova N.P. Investigation into impact of tropical cyclones on the ionosphere using GPS sounding and NCEP/NCAR reanalysis data // Adv. Space Res. 2011. V. 48. P. 1196–1210. DOI: 10.1016/j.asr.2011.06.014.
20. Pokhotelov O.A., Parrot M., Pilipenko V.A., et al. Response of the ionosphere to natural and man-made acoustic sources // Ann. Geophys. 1995. V. 13. P. 1197–1210. DOI: 10.1007/ s00585-995-1197-2.
21. Pokhotelov O.A., Pilipenko V.A., Parrot M. Strong atmospheric disturbances as a possible origin of inner zone particle diffusion // Ann. Geophys. 1999. V. 17. P. 526–532. DOI: 10.1007/s00585-999-0526-2.
22. Prasad S.S., Schneck L.J., Davies K. Ionospheric disturbances by severe tropospheric weather storms // J. Atmos. Terr. Phys. 1975. V. 37. P. 1357–1363. DOI: 10.1016/0021-9169(75)90128-2.
23. Raju D.G., Rao M.S., Rao B.M., et al. Infrasonic oscillations in the F2 region associated with severe thunderstorms // J. Geophys. Res. 1981. V. 86. P. 5873–5880. DOI: 10.1029/ JA086iA07p05873.
24. Shao X.-M., Lay E.H. The origin of infrasonic ionosphere oscillations over tropospheric thunderstorms // J. Geophys. Res. 2016. V. 121. DOI: 10.1002/2015JA022118.
25. Sorokin V.M., Isaev N.V., Yaschenko A.K., et al. Strong DC electric field formation in the low latitude ionosphere over typhoons // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2005. V. 67. P. 1269–1279. DOI: 10.1016/j.jastp.2005.06.014.
26. Stolle C., Lühr H., Rother M., Balasis G. Magnetic signatures of equatorial spread F as observed by the CHAMP satellite // J. Geophys. Res. 2006. V. 111. A02304. DOI: 10.1029/ 2005JA011184.
27. Surkov V.V., Pokhotelov O.A., Parrot M., et al. Excitation of the ionospheric resonance cavity by neutral winds at middle latitudes // Ann. Geophys. 2004. V. 22. P. 2877–2889. DOI: 10.5194/angeo-22-2877-2004.
28. Yagova N., Heilig B., Fedorov E. Pc2-3 geomagnetic pulsations on the ground, in the ionosphere, and in the magnetosphere: MM100, CHAMP, and THEMIS observations // Ann. Geophys. 2015. V. 33. P. 117–128. DOI: 10.5194/angeo-33-117-2015.
29. Zettergren M.D., Snively J.B. Ionospheric signatures of acoustic waves generated by transient tropospheric forcing // Geophys. Res. Lett. 2013. V. 40. P. 5345–5349. DOI: 10.1002/ 2013GL058018.
30. Zettergren M.D., Snively J.B. Ionospheric response to infrasonic-acoustic waves generated by natural hazard events // J. Geophys. Res. 2015. V. 120. P. 8002–8024. DOI: 10.1002/ 2015JA021116.
31. URL: http://directory.eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions/s/swarm (дата обращения 20 мая 2019 г.).
32. URL: https://ladsweb.modaps.eosdis.nasa.gov (дата обращения 20 мая 2019 г.).
33. URL: http://www.nhc.noaa.gov/aboutsshws.php (дата обращения 20 мая 2019 г.).
34. URL: http://www.jma.go.jp/jma/jma-eng/jma-center/rsmc-hp-pub-eg/besttrack.html (дата обращения 20 мая 2019 г.).
35. URL: https://earth.esa.int/web/guest/swarm/data-access (дата обращения 20 мая 2019 г.).
