Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
УДК 53 Физика
На основе данных вертикального зондирования, полученных с помощью Иркутского дигизонда DPS-4 в течение 2003–2016 гг., проведено исследование частоты появления слоя F1 в зимних условиях. Показано, что при любом уровне магнитной активности частота появления слоя F1 в декабре–январе более чем в два раза ниже по сравнению с февралем. В спокойных геомагнитных условиях при умеренной и низкой солнечной активности появлению слоя F1 в средних широтах Северного полушария в зимние месяцы могут способствовать активные термодинамические процессы на высотах средней атмосферы, которые приводят к трансформации или разрушению циркумполярного вихря. Такие глобальные динамические перестройки, происходящие в зимней стратомезосфере, часто связаны с событиями внезапных стратосферных потеплений, которые сопровождаются усилением генерации атмосферных волн различного масштаба. Эти волновые возмущения могут распространяться вверх на высоты нижней термосферы и ионосферы, перенося с собой значительный вертикальный поток энергии и вызывая вариации состава и термодинамических параметров нейтральной атмосферы и ионосферы.
ионосфера, нижняя атмосфера, стратосферное потепление, слой F1
1. Брюнелли Б.Е., Намгаладзе А.А. Физика ионосферы. М.: Наука, 1988. 528 с.
2. Варгин П.Н., Медведева И.В. Исследование температурного и динамического режимов внетропической атмосферы Северного полушария в период внезапного стратосферного потепления зимой 2012–2013 гг. // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2015. Т. 51, № 1. С. 20–38. DOI: 10.7868/S0002351514060170.
3. Деминов М.Г., Деминова Г.Ф., Жеребцов Г.А. и др. Изменчивость параметров максимума F2-слоя спокойной среднеширотной ионосферы при низкой солнечной активности: статистические свойства // Геомагнетизм и аэрономия. 2011a. Т. 51, № 3. С. 352–359.
4. Деминов М.Г., Романова Е.Б., Тащилин А.В. Зависимость возникновения условия G в области F ионосферы от солнечной и геомагнитной активностей // Геомагнетизм и аэрономия. 2011б. Т. 51. С. 683–689.
5. Иванов-Холодный Г.С., Никольский Г.М. Солнце и ионосфера. М.: Наука, 1969. 466 с.
6. Поляков В.М., Щепкин Л.А., Казимировский Э.С., Кокоуров В.Д. Ионосферные процессы. Новосибирск: Наука, 1968. 536 с.
7. Фишкова Л.М. О колебаниях интенсивности ночного излучения верхней атмосферы в периоды стратосферных потеплений // Геомагнетизм и аэрономия. 1978. Т. 18, № 3. С. 143–148.
8. Черниговская М.А., Шпынев Б.Г., Ясюкевич А.С. и др. Ионосферная изменчивость над Европой зимой по данным ионозондов и GPS/ГЛОНАСС // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15, № 4. С. 295–307.
9. Шпынев Б.Г., Панчева Д., Мухратов П. и др. Отклик ионосферы над регионом Восточной Сибири во время внезапного стратосферного потепления 2009 г. по данным наземного и спутникового радиозондирования // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2013. Т. 10, № 1. С. 153–163.
10. Шпынев Б.Г., Черниговская М.А., Хабитуев Д.С. Спектральные характеристики атмосферных волн, генерируемых зимним стратосферным струйным течением Северного полушария // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13, № 2. С. 120–131. DOI: 10.21046/2070-7401-2016-13-2-120-131.
11. Щепкин Л.А., Кушнаренко Г.П., Фрейзон И.А., Кузнецова Г.М. Связь электронной концентрации в средней ионосфере с состоянием термосферы // Геомагнетизм и аэрономия. 1997. Т. 37, № 5. С. 106–113.
12. Ясюкевич А.С., Черниговская М.А., Мыльникова А.А. и др. Сезонные вариации ионосферной возмущенности в различных гелиогеомагнитных условиях по данным GPS/ГЛОНАСС над регионами Восточной Сибири и Дальнего Востока // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14, № 4. С. 249–262. DOI: 10.21046/2070-7401-2017-14-4-249-262.
13. Bessarab F.S., Korenkov Yu.N., Klimenko M.V., et al. Modeling the effect of sudden stratospheric warming within the thermosphere–ionosphere system // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2012. V. 90–91. P. 77–85. DOI: 10.1016/j.jastp.2012.09.005.
14. Buonsanto M.J. Ionospheric storms. A review // Space Sci. Rev. 1999. V. 88. P. 563–601.
15. Buresova D., Laštovička J. Changes in the F1 region electron density during geomagnetic storms at low solar activity // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2001. V. 63. P. 537–544. DOI: 10.1016/ S1364-6826(00)00167-X.
16. Chernigovskaya M.A., Shpynev B.G., Ratovsky K.G. Meteorological effects of ionospheric disturbances from vertical radio sounding data // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2015. V. 136. P. 235–243. DOI: 10.1016/j.jastp.2015.07.006.
17. Chernigovskaya M.A., Shpynev B.G., Ratovsky K.G., et al. Ionospheric response to winter stratosphere/lower mesosphere jet stream in the Northern Hemisphere as derived from vertical radio sounding data // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2018. V. 180. P. 126–136. DOI: 10.1016/j.jastp.2017.08.033.
18. Danilov A.D., Laštovička J. Effects of geomagnetic storms on the ionosphere and atmosphere // Int. J. Geomagn. Aeron. 2001. V. 2. P. 209–224.
19. Funke B., Lopez-Puertas M., Bermejo-Pantalen D., et al. Evidence for dynamical coupling from the lower atmosphere to the thermosphere during a major stratospheric warming // Geophys. Res. Lett. 2010. L13803. DOI: 10.1029/2010GL043619.
20. Goncharenko L., Zhang S.-R. Ionospheric signatures of sudden stratospheric warming: ion temperature at middle latitude // Geophys. Res. Lett. 2008. V. 35, L21103. DOI: 10.1029/ 2008GL035684.
21. Goncharenko L.P., Coster A.J., Chau J.L., Valladares C.E. Impact of sudden stratospheric warming on equatorial ionization anomaly // J. Geophys. Res. 2010а. V. 115, A00C07. DOI: 10.1029/2010JA015400.
22. Goncharenko L.P., Chau J.L., Liu H.-L., Coster A.J. Unexpected connections between stratosphere and ionosphere // Geophys. Res. Lett. 2010b. V. 37, L10101. DOI: 10.1029/ 2010GL043125.
23. Goncharenko L.P., Hsu V.W., Brum C.G.M., et al. Wave signatures in the midlatitude ionosphere during a sudden stratospheric warming of January 2010 // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2013. V. 118, iss. 1. P. 472–487. DOI: 10.1029/20 12JA018251.
24. Hocke K., Lainer M., Schanz A. Composite analysis of a major sudden stratospheric warming // Ann. Geophys. 2015. V. 33. P. 783–788. DOI: 10.5194/angeocom-33-783-2015.
25. Khmyrov G.M., Galkin I.A., Kozlov A.V., et al. Exploring digisonde ionogram data with SAO-X and DIDBase // Radio Sounding and Plasma Physics. AIP Conf. Proc. 2008. V. 974, iss. 1. P. 175–185. DOI: 10.1063/1.2885027.
26. Matsuno T. A dynamical model of the stratospheric sudden warming // J. Atmos. Sci. 1971. V. 28. P. 1479–1494.
27. Medvedeva I., Ratovsky K. Effects of the 2016 February minor sudden stratospheric warming on the MLT and ionosphere over Eastern Siberia // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2018. V. 180. P. 116–125. DOI: 10.106/j.jastp.2017.09.007.
28. Medvedeva I.V., Semenov A.I., Chernigovskaya M.A., Perminov V.I. Studying manifestations of 2008–2011 sudden stratospheric warmings in East-Siberia and European Russia // Geophysica. 2012. V. 48, N 1-2. P. 91–103.
29. Pancheva D., Mukhtarov P. Stratospheric warming: The atmospherc–stratospheric coupling paradigm // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2011. V. 73. P. 1697–1702. DOI: 10.1016/j. jastp.2011.03.006.
30. Pedatella N.M., Forbes J.M. Evidence for stratosphere sudden warming‐ionosphere coupling due to vertically propagating tides // Geophys. Res. Lett. 2010. V. 37, L11104. DOI: 10.1029/2010GL043560.
31. Polyakova A.S., Chernigovskaya M.A., Perevalova N.P. Ionospheric effects of sudden stratospheric warmings in Eastern Siberia region // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2014. V. 120. P. 15–23. DOI: 10.1016/j.jastp.2014.08.011.
32. Prölss G.W. Storm-induced changes in the thermospheric composition at middle latitudes // Planet. Space Sci. 1987. V. 35, N 6. P. 807–811.
33. Polekh N.M., Romanova E.B., Ratovsky K.G., Shi J.K., Wang X., Wang G.J. Studying the G condition occurrence in different latitudes under solar minimum: Observation and modeling // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2015. V. 130. P. 132–141.
34. Shpynev B.G., Kurkin V.I., Ratovsky K.G., et al. High-midlatitude ionosphere response to major stratospheric warming // Earth, Planets and Space. 2015a. V. 67, article id. 18. DOI: 10.1186/s40623-015-0187-1.
35. Shpynev B.G., Churilov S.M., Chernigovskaya M.A. Gene- ration of waves by jet-stream instabilities in winter polar strato-sphere/mesosphere // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2015b. V. 136. P. 201–215. DOI: 10.1016/j.jastp.2015.07.005.
36. Sumod S.G., Pant T.K., Jose Lijo., et al. Signature of sudden stratospheric warming on equatorial ionosphere–termosphere system // Planet. Space Sci. 2012. V. 63-64. P. 49–55. DOI: 10.1016/j.pss.2011.08.005.
37. Waugh D.W., Polvani L.M. Stratospheric Polar Vortices // Тhe Stratosphere: Dynamics, Transport, and Chemistry. 2010. P. 43–57. (Geophys. Monogr. Ser. V. 190.) DOI: 10.1029/ 2009GM000887.
38. Yigit E., Medvedev A. Internal wave coupling processes in Earth’s atmosphere // Adv. Space Res. 2015. V. 55. P. 983–1003. DOI: 10.1016/j.asr.2014.11.020.
39. Yigit E., Medvedev A.S., England S.L., Immel T.J. Simulated variability of the high-latitude thermosphere induced by small-scale gravity waves during a sudden stratospheric warming // J. Geophys. Res. 2014. V. 119, iss. 1, P. 357–365. DOI: 10.1002/2013JA019283.
