Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 4. С. 282-289
Определение параметров ионосферы на основе новой методики обработки данных иркутского радара некогерентного рассеяния
Д.С. Хабитуев
1 , Б.Г. Шпынев
1 , А.Г. Сетов
1 1 Институт солнечно-земной физики СО РАН, Иркутск, Россия
Одобрена к печати: 01.07.2019
DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-4-282-289
Работа посвящена описанию новой методики вторичной обработки данных иркутского радара некогерентного рассеяния (ИРНР). Методика включает комплекс программ, который обеспечивает многопараметрическое фитирование (подгонку) полного профиля первичных данных ИРНР на основе адаптивного симплекс-процессора (АСП). АСП — вычислительное ядро новой программы обработки, в котором используются генетические методы фитирования полного профиля стартового набора данных. Использование адаптивного симплекс-процессора позволяет значительно повысить точность восстановления ионосферных параметров: электронной плотности, электронной и ионной температур, скорости дрейфа плазмы, ионного состава плазмы. Кроме того, в новом обрабатывающем комплексе используется модифицированное уравнение радиолокации, в котором учитывается рефракция электромагнитной волны зондирующего сигнала радара в ионосферной плазме. Несмотря на увеличение числа стартовых параметров и рост объема вычислений, благодаря использованию АСП удалось сохранить вычислительную скорость новой методики на низком уровне. На основе разработанной методики проведена тестовая обработка данных иркутского радара за 2000 г. Полученные результаты показывают беспрецедентную точность фитирования стартовых профилей мощности и спектров ИРНР. Получены новые данные относительно скорости дрейфа плазмы вдоль луча зрения радара, в которых практически отсутствует зависимость от высоты, а также данные об относительном ионном составе плазмы с наличием тяжёлых ионов в нижней ионосфере и лёгких ионов на больших высотах.
Ключевые слова: ионосфера, метод некогерентного рассеяния радиоволн
Полный текстСписок литературы:
- Жеребцов Г. А., Заворин А. В., Медведев А. В., Носов В. Е., Потехин А. П., Шпынев Б. Г. Иркутский радар некогерентного рассеяния // Радиотехника и электроника. 2002. Т. 47. № 11. С. 1339–1345.
- Медведев А. В., Заворин А. В., Кушнарев Д. С., Шпынев Б. Г. Модернизация аппаратно-программного комплекса Иркутского радара НР. Основные элементы новой, многоканальной системы регистрации // Солнечно-земная физика. 2004. Т. 5. С. 107–110.
- Потехин А. П., Медведев А. В., Заворин А. В., Кушнарев Д. С., Лебедев В. П., Лепетаев В. В., Шпынев Б. Г. Цифровые системы регистрации и управления Иркутского радара некогерентного рассеяния // Солнечно-земная физика. 2008. Т. 11. С. 77–86.
- Тащилин А. В., Романова Е. Б. Моделирование свойств плазмосферы при спокойных и возмущенных условиях // Геомагнетизм и аэрономия. 2014. Т. 54. № 1. С. 1–10.
- Хабитуев Д. С., Шпынев Б. Г. Вариации высоты перехода O+/H+ над Восточной Сибирью по данным Иркутского радара НР и ПЭС GPS // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2014. Т. 11. № 1. С. 107–117.
- Шпынев Б. Г., Воронов А. Л. Минимизация нелинейного функционала невязки в задачах потоковой обработки экспериментальных данных // Вычислительные методы и программирование. 2013. Т. 14. C. 503–515.
- Farley D. T. A theory of incoherent scattering of radio waves by a plasma. The effect of unequal ion and electron temperatures // J. Geophysical Research. 1966. V. 71. P. 4091–4098.
- Farley D. T. Incoherent scatter correlation function measurement // Radio Science. 1969. V. 4. P. 935–953.
- Farley D. T. Multiple-pulse incoherent-scatter correlation function measurements // Radio Science. 1972. V. 7. P. 661–666.
- Holt J. M., Rhoda D. A., Tetenbaum D., Van Eyken A. P. Optimal Analysis of Incoherent Scatter Radar Data // Radio Science. 1992. V. 27. P. 435–447.
- Kudeki E., Woodman R. F., Feng Z. Incoherent scatter radar plasma density measurements at Jicamarca using a transverse-mode differential-phase method // Geophysical Research Letters. 2003. V. 30. P. 1255.
- Liu L., Wan W., Zhang M.-L., Ning B., Zhang S.-R., Holt J. M. Variations of topside ionospheric scale heights over Millstone Hill during the 30-day incoherent scatter radar experiment // Annales Geophysicae. 2007. V. 25. P. 2019–2027.
- Potekhin A. P., Berngardt O. I. Radar equations in the radio wave backscattering problem // Radiophysics and Quantum electronics. 2000. V. 43. P. 484–492.
- Scherbakov A. А., Medvedev A. V., Kushnarev D. S. Correlation method for determining the ionospheric plasma drift velocity at the Irkutsk incoherent scattering radar // Geomagnetism and Aeronomy. 2009. V. 49. P. 1028–1033.
- Shpynev B. G. Incoherent scatter Faraday rotation measurements on a radar with single linear polarization // Radio Science. 2004. V. 3. DOI: 10.1029/2001RS002523.
- Shpynev B. G. Refraction and Faraday rotation in incoherent scattering radar technique // Radio Science. 2017. V. 52. P. 1067–1080.
- Webb P. A., Essex E. A. A dynamic diffusive equilibrium model of the ion densities along plasmaspheric magnetic flux tubes // J. Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 2001. V. 63. P. 1249–1260.
- Woodman R. F., Hagfors T. Method for the measurement of vertical ionospheric motion near magnetic equator by incoherent scattering // J. Geophysical Research. 1969. V. 74. P. 1205–1212.