Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13. № 6. С. 175-184
Вариации электронной концентрации ионосферы в периоды внезапных стратосферных потеплений в Арктическом регионе
1 Институт солнечно-земной физики СО РАН, Иркутск, Россия
Одобрена к печати: 03.11.2016
DOI: 10.21046/2070-7401-2016-13-6-175-184
Проведено исследование динамики ионосферы в Арктическом регионе России в периоды внезапных стратосферных потеплений (ВСП). Рассмотрено двенадцать случаев ВСП, произошедших в Северном полушарии в период с 2006 г. по 2013 г. Для анализа состояния ионосферы использовались данные вертикального зондирования, полученные на ионозонде в Норильске (88,0° в.д., 69,2° с.ш.). Для выявления возможной реакции ионосферы на события ВСП проведен анализ отклонений максимальной электронной концентрации F2-слоя ионосферы (NmF2) от фонового уровня. На примере большого числа событий показано, что, несмотря на спокойную геомагнитную обстановку, в периоды внезапных стратосферных потеплений наблюдаются существенные изменения состояния ионосферы. Во время фазы развития и максимума ВСП отмечается уменьшение значений NmF2 на 5–10% относительно фонового уровня. После максимума ВСП в течение 10–20 дней, напротив, регистрируется существенное превышение NmF2 над среднемесячными значениями. Причем данные изменения электронной концентрации наблюдаются как в период сильных, так и слабых стратосферных потеплений и регистрируются преимущественно в дневное время. Предположено, что наблюдаемые эффекты ВСП в полярной ионосфере могут быть связаны с изменениями нейтрального состава на высотах термосферы, влияющими на электронную концентрацию в максимуме F2-слоя.
Ключевые слова: внезапные стратосферные потепления, ионосферные возмущения
Полный текстСписок литературы:
- Черниговская М.А., Сутырина Е.Н., Ратовский К.Г. Метеорологические эффекты ионосферной возмущенности над Иркутском по данным вертикального радиозондирования // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2014. Т. 11. № 2. С. 264–274.
- Bessarab F.S., Korenkov Yu.N., Klimenko M.V., Klimenko V.V., Karpov I.V., Ratovsky K.G., Chernigovskaya M.A. Modeling the effect of sudden stratospheric warming within the thermosphere–ionosphere system // J. of Atmos. and Solar-Terr. Phys. 2012. Vol. 90–91. P. 77–85
- Gardner C.S., Liu A.Z. Wave-induced transport of atmospheric constituents and its effect on the mesospheric Na layer // J. Geophys. Res. 2010. Vol. 115. D20302. DOI:10.1029/2010JD014140.
- Charlton A.J., Polvani L.M. A New look at stratospheric sudden warmings. Part I: climatology and modeling benchmarks // J. Climate. 2007. Vol. 20. P. 449–469.
- Chau J.L., Aponte N.A., Cabassa E., Sulzer M.P., Goncharenko L.P., Gonzalez S.A. Quiet time ionospheric variability over Arecibo during sudden stratospheric warming events // J. of Geophys. Res.: Space Phys. 2010. Vol. 115. Issue A9.
- Chau J.L., Goncharenko L.P., Fejer B.G., Liu H.L. Equatorial and low latitude ionospheric effects during sudden stratospheric warming events // Space Sci. Rev. 2012. Vol. 168. P. 385–417.
- Goncharenko L.P., Chau J.L., Condor P., Coster A., Benkevitch L. Ionospheric effects of sudden stratospheric warming during moderate-to-high solar activity: Case study of January 2013 // Geophys. Res. Lett. 2013. Vol. 40. P. 1–5.
- Goncharenko L.P., Chau J.L., Liu H.L., Coster A.J. Unexpected connections between the stratosphere and ionosphere // Geophys. Res. Lett. 2010a. Vol. 37. L10101.
- Goncharenko L.P., Coster A.J., Chau J.L., Valladares C.E. Impact of sudden stratospheric warmings on equatorial ionization anomaly // J. Geophys. Res. 2010b. Vol. 115. Issue A10.
- Kazimirovsky E.S. Coupling from below as a source of ionospheric variability: a review // Ann. of Geophys. 2002. Vol. 45. No. 1. P. 1–29.
- Klimenko M.V., Klimenko V.V., Koren'kov Y.N., Bessarab F.S., Karpov I.V., Ratovsky K.G., Chernigovskaya M.A. Modeling of response of the thermosphere-ionosphere system to sudden stratospheric warmings of years 2008 and 2009 // Cosmic Research. 2013. Vol. 51. No. 1. P. 54–63. DOI: 10.1134/S001095251301005X.
- Labitzke K. Temperature changes in the mesosphere and stratosphere connected with circulation changes in winter // J. Atm. Sci. 1972. Vol. 29. P. 756–766.
- Lastovicka J. Forcing of the ionosphere by waves from below // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2006. Vol. 68. P. 479–497.
- Matsuno T. A dynamical model of the Stratospheric Sudden Warming // J. Atm. Sci. 1971. Vol. 28. P. 1479–1494.
- Medvedeva I., Medvedev A., Ratovsky K., Shcherbakov A., Tolstikov M. Comprehensive study of disturbances of the neutral atmosphere and ionosphere parameters over Eastern Siberia during the 2013 January major sudden stratospheric warming // Adv. in Space Res. 2015. Vol. 56. P. 1877–1885. DOI: 10.1016/j.asr.2015.06.008.
- Pancheva D., Mukhtarov P. Stratospheric warmings: The atmosphere–ionosphere coupling paradigm // J. Atm. Solar-Terr. Phys. 2011. Vol. 73. P. 1697–1702.
- de Paula E.R., Jonah O.F., Moraes A.O., Kherani E.A., Fejer B.G., Abdu M.A., Muella M.T.A.H., Batista I.S., Dutra S.L.G., Paes R.R. Low-latitude scintillation weakening during sudden stratospheric warming events // J. Geophys. Res. Space Phys. 2015. Vol. 120. P. 2212–2221. DOI:10.1002/2014JA020731.
- Pedatella N.M., Forbes J.M. Evidence for stratosphere sudden warming ionosphere coupling due to vertically propagating tides // Geophys. Res. Lett. 2010. Vol. 37. L11104.
- Polyakova A.S., Chernigovskaya M.A., Perevalova N.P. Ionospheric Effects of Sudden Stratospheric Warmings in Eastern Siberia Region // J. Atm. Solar-Terr. Phys. 2014. Vol. 120. P. 15–23. DOI: 10.1016/j.jastp.2014.08.011.
- Schoeberl M.R. Stratospheric warmings: Observations and theory // Rev. Geophys. 1978. Vol. 16 (4). P. 521–538. DOI: 10.1029/RG016i004p00521.
- Shpynev B.G., Kurkin V.I., Ratovsky K.G., Chernigovskaya M.A., Belinskaya A.Yu., Grigorieva S.A., Stepanov A.E., Bychkov V.V., Pancheva D., Mukhtarov P. High-midlatitude ionosphere response to majorstratospheric warming // Earth Planets and Space. 2015. Vol. 67, No. 18. DOI: 10.1186/s40623-015-0187-1.
- Sumod S.G., Pant T.K., Jose Lijo, Hossain M.M., Kumar K.K. Signatures of Sudden Stratospheric Warming on the Equatorial Ionosphere-Thermosphere System // Planet. Space Sci. 2012. Vol. 63–64. P. 49–55.