Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 4. С. 235-248
Исследование ионосферного отклика на сильную геомагнитную бурю в марте 2015 года по данным евразийской цепи ионозондов
Б.Г. Шпынев
1 , Н.А. Золотухина
1 , Н.М. Полех
1 , М.А. Черниговская
1 , К.Г. Ратовский
1 , А.Ю. Белинская
2 , А.Е. Степанов
3 , В.В. Бычков
4 , С.А. Григорьева
5 , В.А. Панченко
6 , Н.А. Коренькова
7 , Й. Мелич
8 1 Институт солнечно-земной физики СО РАН, Иркутск, Россия
2 Институт нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН, Новосибирск, Россия
3 Институт космофизических исследований и аэрономии СО РАН, Якутск, Россия
4 Институт космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН, Паратунка, Россия
5 Институт геофизики УрО РАН, Екатеринбург, Россия
6 Институт земного магнетизма и распространения радиоволн РАН, Москва, Россия
7 ЗО Института земного магнетизма и распространения радиоволн РАН, Калининград, Россия
8 Институт атмосферной физики им. Лейбница, Кюлунгсборн, Германия
Одобрена к печати: 25.05.2017
DOI: 10.21046/2070-7401-2017-14-4-235-248
Выполнено исследование ионосферного отклика на сильную геомагнитную бурю, начавшуюся 17 марта 2015 г., основанное на данных евразийской цепи из восьми высоко- и среднеширотных ионозондов. Для анализа вариаций геомагнитного поля использовались данные глобальной сети магнитометров INTERMAGNET. Выявлены особенности вариаций геомагнитного поля на разных долготах северного полушария. На основе анализа данных ионозондов исследованы долготно-временные вариации параметров высоко- и среднеширотной ионосферы над Евразийским континентом во время бури. В вечерние и ночные часы местного времени на всех станциях были получены ионограммы, типичные для авроральной ионосферы, на некоторых — полное поглощение радиосигнала. Также был зафиксирован эффект перемещения главного ионосферного провала ниже 50° с.ш. Все ионозонды регистрировали нерегулярные структуры в ионосфере, такие как спорадические слои и перемещающиеся ионосферные возмущения. Установлено существование сильной долготной неоднородности в ионосферном отклике на распространение возмущения из высоких в низкие широты. Предполагается, что ионосферный отклик на сильную геомагнитную бурю связан с возмущениями в нижней термосфере вследствие усиления авроральной электроструи, приводящего к росту скорости нейтрального ветра и турбулентности. Это, в свою очередь, вызывает подъем молекулярного газа и уменьшает электронную концентрацию в верхней ионосфере. Данные спутниковых измерений с помощью УФ-спектрометра GUVI TIMED на высотах нижней термосферы (~100 км) подтвердили образование области пониженного отношения [O]/[N2], которая перемещалась на запад в течение нескольких дней.
Ключевые слова: наземное радиозондирование ионосферы, ионосферные возмущения, геомагнитная буря, вариации геомагнитного поля
Полный текстСписок литературы:
- Мамруков А.П., Халипов В.Л., Филиппов Л.Д., Степанов А.Е., Зикрач Э.К., Смирнов В.Ф., Шестакова Л.В. 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.
- Полех Н.М., Золотухина Н.А., Романова Е.Б., Пономарчук С.Н., Куркин В.И., Подлесный А.В. Ионосферные эффекты магнитосферных и термосферных возмущений 17–19 марта 2015 г. // Геомагнетизм и аэрономия. 2016. Т. 56. № 5. С. 591–605. DOI: 10.7868/S0016794016040179.
- Тащилин А.В., Романова Е.Б. Роль магнитосферной конвекции и высыпаний в образовании «сумеречного эффекта» на главной фазе магнитной бури // Геомагнетизм и аэрономия. 2011. Т. 51. № 4. С. 474–480.
- Шпынев Б.Г., Черниговская М.А., Куркин В.И., Ратовский К.Г., Белинская А.Ю., Степанов А.Е., Бычков В.В., Григорьева С.А., Панченко В.А., Коренькова Н.А., Лещенко В.С., Мелич Й. Пространственные вариации параметров ионосферы северного полушария над зимними струйными течениями // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13. № 4. С. 204–215.
- Afraimovich E.L., Palamartchouk K.S., Perevalova N.P. GPS radio interferometry of travelling ionospheric disturbances // J. Atmos. Terr. Phys. 1998. Vol. 60. Р. 1205–1223. DOI: 10.1016/S1364-6826(02)00031-7.
- Buonsanto M.J. A case study of the ionospheric storm dusk effect // J. Geophys. Res. 1995. Vol. 100. No. A12. P. 23 857–23 869. DOI: 10.1029/95JA02697.
- Buonsanto M.J. Ionospheric storms — a review // Space Sci. Rev. 1999. Vol. 88. P. 563–601.
- Danilov A.D. Long-term trends of foF2 independent on geomagnetic activity // Ann. Geophys. 2003. Vol. 21. No. 5. P. 1167–1176.
- Foster J.C. Storm time plasma transport at middle and high latitudes // J. Geophys. Res. 1993. Vol. 98. P. 1675–1689.
- Fuller-Rowell T.J., Codrescu M.V., Moffett R.J., Quegan S. Response of the thermosphere and ionosphere to geomagnetic storms // J. Geophys. Res. 1994. Vol. 99. P. 3893–3914.
- Goncharenko L.P., Salah J.E., van Eyken A., Howells V., Thayer J.P., Taran V.I., Shpynev B., Zhou Q., Chan J. Observations of the April 2002 geomagnetic storm by the global network of incoherent scatter radars // Ann. Geophys. 2005. Vol. 23. No. 1. P. 163–181.
- Hocke K., Schlegel K. A review of atmospheric gravity waves and travelling ionospheric disturbances: 1982–1995 // Ann. Geophys. 1996. Vol. 14. Р. 917–940.
- Klimenko M.V., Klimenko V.V., Ratovsky K.G., Goncharenko L.P., Fagundes R.R., de Jesus R., de Abreu A.J., Vesnin A.M. Numerical modeling of ionospheric effects in the middle- and lowlatitude F region during geomagnetic storm sequence of 9–14 September 2005 // Radio Sci. 2011. RS0D03. DOI: 10.1029/2010 RS004 590.
- Krasheninnikov I., Pezzopane M., Scotto C. Application of Autoscala to ionograms recorded by the AIS-Parus ionosonde // Computers and Geosciences. 2010. Vol. 36. P. 628–635. DOI:10.1016/j.cageo.2009.09.013.
- Laštovička J. Monitoring and forecasting of ionospheric space weather — effects of geomagnetic storms // J. Atmos. Sol. Terr. Phys. 2002. Vol. 64. P. 697–705. DOI: 10.1016/S1364-6826(02)00031-7.
- Laštovička J. Forcing of the ionosphere by waves from below // J. Atmos. Sol. Terr. Phys. 2006. Vol. 68. Р. 479–497.
- Liou K., Newell P.T., Anderson B.J., Zanetti L., Meng C.-I. Neutral composition effects on ionospheric storms at middle and low latitudes // J. Geophys. Res. 2005. Vol. 110. P. A05309. DOI: 10.1029/2004JA010840.
- Lu G., Pi X., Richmond A.D., Roble R.G. Variations of total electron content during geomagnetic disturbances: a model/observation comparison // Geophys. Res. Lett. 1998. Vol. 25. P. 253–256.
- Prölss G.W., Werner S. Vibrationally excited nitrogen and oxygen and the origin of negative ionospheric storms // J. Geophys. Res. 2002. Vol. 107. No. A2. P. 1016. DOI: 10.1029/2001JA900126.
- Reinisch B.W., Haines D.M., Bibl K., Galkin I., Huang X., Kitrosser D.F., Sales G.S., Scali J.L. Ionospheric sounding support of OTH radar // Radio Sci. 1997. Vol. 32. No. 4. P. 1681–1694.
- 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. (2015a) High-midlatitude ionosphere response to major stratospheric warming // Earth, Planets and Space. 2015. Vol. 67. id 18. 10 p. DOI: 10.1186/s40623-015-0187-1.
- Shpynev B.G., Kurkin V.I., Ratovsky K.G., Chernigovskaya M.A., Belinskaya A.Yu., Grigorieva S.A., Stepanov A.E., Bychkov V.V., Panchenko V.A., Korenkova N.A., Leschenko V.S. (2015b) Ionosphere Response to Stratospheric Circulation in High-midlatitudes // PIERS Proc. Prague, Czech Republic, July 6–9, 2015. 2015. P. 2534–2538. (b)
- Wu C.C., Liou K., Lepping R.P., Hutting L., Plunkett S., Howard R.A., Socker D. The first super geomagnetic storm of solar cycle 24: “The St. Patrick’s day event (17 March 2015)” // Earth, Planets and Space. 2016. Vol. 68. id 151. DOI:10.1186/s40623-016-0525-y.