Иркутск, Россия
Институт солнечно-земной физики СО РАН ( инженер-программист)
Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
ГРНТИ 37.15 Геомагнетизм и высокие слои атмосферы
ОКСО 03.04.02 Физика
ОКСО 03.04.03 Радиофизика
ББК 223 Физика
ББК 26 Науки о Земле
ТБК 6326 Физика атмосферы
BISAC SCI032000 Physics / Geophysics
В работе на основе комплекса радиофизических и оптических инструментов выполнено исследование вариаций различных параметров ионосферы в периоды двух геомагнитных бурь 12–15 апреля 2016 г. Обе бури, для которых отсутствует внезапное начало, были вызваны высокоскоростными потоками частиц из корональной дыры. Несмотря на то, что интенсивность обеих бурь была невысокой (Dst ≥ –55 и Dst ≥–59 нТл), выявлен отчетливый ионосферный отклик на данные возмущения. Во время главной фазы обеих бурь наблюдалось отрицательное возмущение электронной концентрации и критической частоты F2-слоя, причем для второй бури амплитуда отрицательного отклика была выше. Период отрицательного возмущения электронной концентрации сопровождался увеличением высоты максимума ионосферы, а также направленным вниз дрейфом плазмы в вечернее и ночное время, не характерным для спокойных условий. Во время бурь зарегистрированы резкие скачки индекса AATR (Along Arc TEC Rate) и выбросы шума полного электронного содержания в среднем в 2–2.5 раза, что свидетельствует об интенсификации мелкомасштабных ионосферных возмущений, вызванных неспокойной геомагнитной обстановкой и высокой суббуревой активностью.
ионосфера, ГНСС, радар некогерентного рассеяния, геомагнитные бури, ионосферные возмущения
1. Афраймович Э.Л., Яшкалиев Я.Ф., Аушев В.М. и др. Одновременные радиофизические и оптические измерения ионосферного отклика во время большой магнитной бури 6 апреля 2000 г. // Геомагнетизм и аэрономия. 2002. Т. 42, № 3. C. 383–393.
2. Благовещенский Д.В. Влияние геомагнитных бурь/ суббурь на распространение КВ (обзор) // Геомагнетизм и аэрономия. 2013. Т. 53, №. 4. С. 435–450. DOI: 10.7868/ S0016794013040032.
3. Брюнелли Б.Е., Намгаладзе А.А. Физика ионосферы. М.: Наука, 1988. 528 с.
4. Данилов А.Д. Реакция области F на геомагнитные возмущения (обзор) // Гелиогеофизические исследования. 2013. Вып. 5. С. 1–33.
5. Демьянов В.В., Ясюкевич Ю.В. Механизмы воздействия нерегулярных геофизических факторов на функционирование спутниковых радионавигационных систем. Иркутск: Изд-во ИГУ, 2014. 349 с.
6. Жеребцов Г.А., Заворин A.B., Медведев A.B. и др. Иркутский радар некогерентного рассеяния // Радиотехника и электроника. 2002. Т. 47, № 11. С. 1339–1345.
7. Золотухина Н.А., Куркин В.И., Полех Н.М. Ионосферные возмущения над Восточной Азией во время сильных декабрьских магнитных бурь 2006 и 2015 гг.: сходство и различие // Солнечно-земная физика. 2018. Т. 4, № 3. С. 39–56. DOI: 10.12737/szf-43201805.
8. Котова Д.С., Клименко М.В., Клименко В.В., Захаров В.Е. Влияние геомагнитной бури 26–30 сентября 2011 г. на ионосферу и распространение КВ-радиоволн. II. Распространение радиоволн // Геомагнетизм и аэрономия. 2017. Т. 57, №. 3. С. 312–325. DOI: 10.7868/S0016794017030105.
9. Куркин В.И., Пирог О.М., Полех Н.М. Циклические и сезонные вариации ионосферных эффектов геомагнитных бурь // Геомагнетизм и аэрономия. 2004. Т. 44, № 5. С. 634–642.
10. Леонович Л.А., Михалев А.В., Леонович В.А. Проявление геомагнитных возмущений в свечении среднеширотной верхней атмосферы // Солнечно-земная физика. 2012. Вып. 20. С. 109–115.
11. Леонович Л.А., Михалев А.В., Тащилин А.В. и др. Отклик параметров среднеширотной верхней атмосферы на геомагнитную бурю 21 января 2005 г. по данным оптических, магнитных и радиофизических измерений // Оптика атмосферы и океана. 2013. Т. 26, № 1. С. 75–80.
12. Михалев А.В. Среднеширотные сияния в Восточной Сибири в 1991–2012 гг. // Солнечно-земная физика. 2013. Вып. 24. С. 78–83.
13. Ратовский К.Г., Клименко М.В., Клименко В.В. и др. Эффекты последействий геомагнитных бурь: статистический анализ и теоретическое объяснение // Солнечно-земная физика. 2018. Т. 4, № 4. С. 32–42. DOI: 10.12737/ szf-44201804.
14. Романова Е.Б., Жеребцов Г.А., Ратовский К.Г. и др. Cравнение отклика F2-области ионосферы на геомагнитные бури на средних и низких широтах // Солнечно-земная физика. 2013. Вып. 22. С. 27–30.
15. Ташлыков В.П., Медведев А.В., Васильев Р.В. Модель сигнала обратного рассеяния для Иркутского радара некогерентного рассеяния // Солнечно-земная физика. 2018. Т. 4, № 2. С. 55–65. DOI: 10.12737/szf-42201805.
16. Тащилин А.В., Леонович Л.А. Моделирование ночных свечений красной и зеленой линий атомарного кислорода для умеренно возмущенных геомагнитных условий на средних широтах // Солнечно-земная физика. 2016. Т. 2, № 4. С. 76–84. DOI: 10.12737/21491.
17. Afraimovich E.L., Voeykov S.V., Perevalova N.P., Ratovsky K.G. Large-scale traveling ionospheric disturbances of auroral origin according to the data of the GPS network and ionosondes // Adv. Space Res. 2008. V. 42, iss. 7. P. 1213–1217. DOI: 10.1016/j.asr.2007.11.023.
18. 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 and Space Climate. 2013. V. 3. A27. DOI: 10.1051/swsc/2013049.
19. Alsatkin S.S., Medvedev A.V., Kushnarev D.S. Analyzing the characteristics of phase-shift keyed signals applied to the measurement of an electron concentration profile using the radiophysical model of the ionosphere // Geomagnetism and Aeronomy. 2009. V. 49, iss. 7. P. 1022–1027. DOI: 10.1134/ S0016793209070305.
20. Altandill D., Arrazola D., Blanch E. F-region vertical drift measurements at Ebro, Spain // Adv. Space Res. 2007. V. 39. P. 691–698. DOI: 10.1016/j.asr.2006.11.023.
21. Astafyeva E., Yasyukevich Y., Maksikov A., Zhivetiev I. Geomagnetic storms, super-storms, and their impacts on GPS-based navigation systems // Space Weather. 2014. V. 12, iss. 7. P. 508–525. DOI: 10.1002/2014SW001072.
22. Astafyeva E., Zakharenkova I., Förster M. Ionospheric response to the 2015 St. Patrick’s Day storm: A global multi-instrumental overview // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2015. V. 120, iss. 10. P. 9023–9037. DOI: 10.1002/2015JA021629.
23. Astafyeva E., Zakharenkova I., Patrick A. Prompt penetration electric fields and the extreme topside ionospheric response to the June 22–23, 2015 geomagnetic storm as seen by the Swarm constellation // Earth, Planets and Space. 2016. V. 68, N 152. DOI: 10.1186/s40623-016-0526-x.
24. Astafyeva E., Zakharenkova I., Huba J.D., et al. Global ionospheric and thermospheric effects of the June 2015 geomagnetic disturbances: multi-instrumental observations and modeling // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2017. V. 122. Iss. 11. P. 11716–11742. DOI: 10.1002/2017JA024174.
25. Balan N., Yamamoto M., Liu J.Y., et al. New aspects of thermospheric and ionospheric storms revealed by CHAMP // J. Geophys. Res. 2011. V. 116, N A07305. DOI: 10.1029/ 2010JA016399.
26. Buonsanto M.J. Ionospheric storms – a review // Space Sci. Rev. 1999. V. 88, iss. 3–4. P. 563–601. DOI: 10.1023/ A:1005107532631.
27. Burlaga I.P., Lepping B.P. The causes of recurrent geomagnetic storms // Planetary and Space Sci. 1977. V. 25, iss. 12. P. 1151–1160. DOI: 10.1016/0032-0633(77)90090-3.
28. Crowley G., Hackert C.L., Meier R.R., et al. Global thermosphere-ionosphere response to onset of 20 November 2003 storm // J. Geophys. Res. 2006. V. 111, N A10S18. DOI: 10.1029/2005JA011518.
29. Demyanov V.V., Yasyukevich Yu.V., Jin S., Sergeeva M.A. The second-order derivative of GPS carrier phase as a promising means for ionospheric scintillation research // Pure and Applied Geophys. July 2019. P. 1–19. DOI: 10.1007/ s00024-019-02281-6. 4555-4573,
30. Dow J.M., Neilan R.E., Rizos C. The International GNSS Service in a changing landscape of Global Navigation Satellite Systems // J. Geodesy. 2009. V. 83, iss. 3–4. P. 191–198. DOI: 10.1007/s00190-008-0300-3.
31. Fuller-Rowell T.J., Codrescu M.V., Rishbeth H., et al. On the seasonal response of the thermosphere and ionosphere to geomagnetic storms // J. Geophys. Res. 1996. V. 101, iss. A2. P. 2343–2353. DOI: 10.1029/95JA01614.
32. Juan J.M., Sanz J., Rovira-Garcia A., et al. AATR an iono-spheric activity indicator specifically based on GNSS measurements // J. Space Weather and Space Climate. 2018. V. 8, N A14. DOI: 10.1051/swsc/2017044.
33. Klimenko M.V., Klimenko V.V., Zakharenkova I.E., et al. Similarity and differences in morphology and mechanisms of the foF2 and TEC disturbances during the geomagnetic storms on 26–30 September 2011 // Ann. Geophysicae. 2017. V. 35, iss. 4. P. 923–938. DOI: 10.5194/angeo-35-923-2017.
34. 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. Atm. Solar-Terr. Phys. 2018. V. 180. P. 78–92. DOI: 10.1016/j.jastp.2017.12.017.
35. Kurkin V.I., Polekh N.M., Pirog O.V., et al. The wind magnetic cloud of October, 18–26, 1995 effect on ionosphere over the Russian Asian region // Adv. Space Res. 2001. V. 27, iss. 8. P. 1381–1384. DOI: 10.1016/S0273-1177(01)00041-2.
36. Kurkin V.I., Polekh N.M., Zolotukhina N.A. The pattern of ionospheric disturbances caused by complex interplanetary structure on 19–22 December 2015 // J. Atm. Solar-Terr. Phys. 2018. V. 179. P. 472–483. DOI: 10.1016/j.jastp.2018.07.003.
37. Lоewe C.A., Prölss G.W. Classification and mean behavior of magnetic storms // J. Geophys. Res. 1997. V. 102, iss. A7. P. 14209–14213. DOI: 10.1029/96JA04020.
38. Mendillo M. Storms in the ionosphere: patterns and processes for total electron content // Rev. Geophys. 2006. V. 44. RG4001. DOI: 10.1029/2005RG000193.
39. Pi X., Mannucci A.J., Lindqwister U.J., Ho C.M. Monitoring of global ionospheric irregularities using the Worldwide GPS Network // Geophys. Res. Lett. 1997. V. 24, iss. 18. P. 2283–2286. DOI: 10.1029/97GL02273.
40. Piggott W.R., Rawer K. U.R.S.I. Handbook of Ionogram Interpretation and Reduction. Boulder, Colorado: Report UAG-23, WDC-A for STP, NOAA, 1972. 135 p.
41. Polekh N., Zolotukhina N., Kurkin V., et al. Dynamics of ionospheric disturbances during the 17–19 March 2015 geomagnetic storm over East Asia // Adv. Space Res. 2017. V. 60, iss. 11. P. 2464–2476. DOI: 10.1016/j.asr.2017.09.030.
42. Potekhin A.P., Medvedev A.V., Zavorin A.V., et al. Recording and control digital systems of the Irkutsk Incoherent Scattering Radar // Geomagnetism and Aeronomy. 2009. V. 49, iss. 7. P. 1011–1021. DOI: 10.1134/S0016793209070299.
43. Reinisch B.W., Haines D.M., Bibl K., et al. Ionospheric sounding in support of over-the-horizon radar // Radio Sci. 1997. V. 32, iss. 4. P. 1681–1694. DOI: 10.1029/97RS00841.
44. Rodger A.S., Wrenn G.L., Rishbeth H. Geomagnetic storms in the Antarctic F-region. II. Physical interpretation // J. Atm. Terr. Phys. 1989. V. 51, iss. 11–12. P. 851–866. DOI: 10.1016/0021-9169(89)90002-0.
45. Sanz J., Juan J.M., Hernández-Pajares M. GNSS Data Processing. Vol. 1: Fundamentals and Algorithms. Noordwijk: ESA communications, 2013. 223 p.
46. Shcherbakov A.A., Medvedev A.V., Kushnarev D.S., et al. Calculation of meridional neutral winds in the middle latitudes from the Irkutsk Incoherent Scatter Radar // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2015. V. 120, iss. 12. P. 10851–10863. DOI: 10.1002/2015JA021678.
47. Wrenn G.L., Rodger A.S., Rishbeth H. Geomagnetic storms in the Antarctic F-region. 1. Diurnal and seasonal patterns for main phase effects // J. Atm. Terr. Phys. 1987. V. 49, iss. 9. P. 901–913. DOI: 10.1016/0021-9169(87)90004-3.
48. Yasyukevich Yu.V., Zhivetiev I.V., Kiselev A.V., et al. Tool for creating maps of GNSS total electron content variations // Proc. 2018 Symposium “Progress In Electromagnetics Research”. Toyama, Japan, 1–4 August 2018. P. 2417–2421. DOI: 10.23919/PIERS.2018.8597604.
49. Yermolaev Yu.I., Yermolaev M.Yu. Statistic study on the geomagnetic storm effectiveness of solar and interplanetary events // Adv. Space Res. 2006. V. 37, iss. 6. P. 1175–1181. DOI: 10.1016/j.asr.2005.03.130.
50. URL: http://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/qddays/index.html (дата обращения 20 января 2020).
51. URL: http://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp (дата обращения 20 января 2020).
52. URL: http://ckp-rf.ru/usu/77733/ (дата обращения 20 января 2020).
53. URL: http://ckp-angara.iszf.irk.ru (дата обращения 20 января 2020).
54. URL: http://simurg.iszf.irk.ru (дата обращения 20 января 2020).
