Поиск
Найти:
Подписка/отписка
на рассылку новостей
ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 5. С. 336-347

Долготные вариации ионосферных и геомагнитных параметров в северном полушарии во время сильных магнитных бурь 2015 г.

М.А. Черниговская 1 , Б.Г. Шпынев 1 , Д.С. Хабитуев 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 , Д. Коуба 7 , Й. Мелич 8 
1 Институт солнечно-земной физики СО РАН, Иркутск, Россия
2 Институт нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН, Новосибирск, Новосибирская
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 Институт физики атмосферы ЧАН, Прага, Чешская Республика
8 Институт атмосферной физики им. Лейбница, Кюлунгсборн, Германия
Одобрена к печати: 04.09.2019
DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-5-336-347
В работе исследованы ионосферные эффекты сильных геомагнитных бурь на основе совместного анализа долготно-временных вариаций геомагнитных и ионосферных параметров во время двух самых сильных магнитных бурь текущего 24-го цикла солнечной активности ― в марте и июне 2015 г. Для исследования вариаций геомагнитного поля использовались данные глобальной сети магнитометров INTERMAGNET в северном полушарии. Получены новые интересные результаты о нерегулярной структуре долготной изменчивости компонент геомагнитного поля в спокойных условиях, обусловленной несовпадением северного географического и геомагнитного полюсов, а также наличием аномалий различных пространственных масштабов в фоновом магнитном поле Земли. Долготно-временные вариации компонент геомагнитного поля в возмущённых условиях проявляют также сильную зависимость от индивидуальных особенностей развития магнитных бурь. Проанализированы долготно-временные вариации параметров среднеширотной ионосферы над евразийским континентом на основе данных сети ионозондов во время развития двух сильных магнитных бурь в 2015 г. Наличие долготных особенностей фоновой структуры и вариаций геомагнитного поля приводят к тому, что регистрируемые ионосферные эффекты также проявляют выраженную долготную неоднородность. Предполагается, что ионосферный отклик на магнитные бури связан с возмущениями в нижней термосфере вследствие усиления авроральной электроструи, приводящего к росту скорости нейтрального ветра и турбулентности. Это, в свою очередь, вызывает подъём молекулярного газа и уменьшает электронную концентрацию в верхней ионосфере.
Ключевые слова: цепь ионозондов, ионосферные возмущения, вариации геомагнитного поля, геомагнитная буря
Полный текст

Список литературы:

  1. Шпынев Б. Г., Хабитуев Д. С., Черниговская М. А. Исследование причин долготных неоднородностей ионосферных возмущений в северном полушарии во время геомагнитных бурь // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 5. С. 241–250. DOI: 10.21046/2070-7401-2018-15-5-241-250.
  2. Afraimovich E. L., Palamartchouk K. S., Perevalova N. P. GPS radio interferometry of travelling ionospheric disturbances // J. Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 1998. V. 60. P. 1205–1223.
  3. Astafyeva E., Zakharenkova I., Förster M. Ionospheric response to the 2015 St. Patrick’s Day storm: A global multi-instrumental overview // J. Geophysical Research Space Physics. 2015. V. 120. P. 9023–9037. DOI: 10.1002/2015JA021629.
  4. Astafyeva E., Zakharenkova I., Huba J. D., Doornbos E., van den Ijssel J. Global Ionospheric and thermospheric effects of the June 2015 geomagnetic disturbances: Multi-instrumental observations and modeling // J. Geophysical Research Space Physics. 2017. V. 122. P. 11716–11742. DOI:10.1002/2017JA024174.
  5. Astafyeva E., Zakharenkova I., Hozumi K., Alken P., Coïsson P., Hairston M. R., Coley W. R. Study of the equatorial and low-latitude electrodynamic and ionospheric disturbances during the 22–23 June 2015 geomagnetic storm using ground-based and spaceborne techniques // J. Geophysical Research Space Physics. 2018. V. 123. P. 2424–2440. DOI: 10.1002/2017JA024981.
  6. Buonsanto M. J. A case study of the ionospheric storm dusk effect // J. Geophysical Research. 1995. V. 100. No. A12. P. 23857–23869. DOI: 10.1029/95JA02697.
  7. Buonsanto M. J. Ionospheric storms ― a review // Space Science Reviews. 1999. V. 88. P. 563–601.
  8. Danilov A. D. Long-term trends of foF 2 independent on geomagnetic activity // Annales Geophysicae. 2003. V. 21. No. 5. P. 1167–1176.
  9. Foster J. C. Storm time plasma transport at middle and high latitudes // J. Geophysical Research. 1993. V. 98. P. 1675–1689.
  10. Fuller-Rowell T. J., Codrescu M. V., Moffett R. J., Quegan S. Response of the thermosphere and ionosphere to geomagnetic storms // J. Geophysical Research. 1994. V. 99. P. 3893–3914.
  11. 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 // Annales Geophysicae. 2005. V. 23. No. 1. P. 163–181.
  12. Hocke K., Schlegel K. A review of atmospheric gravity waves and travelling ionospheric disturbances: 1982–1995 // Annales Geophysicae. 1996. V. 14. Р. 917–940.
  13. 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 Science. 2011. RS0D03. DOI: 10.1029/2010 RS004 590.
  14. Klimenko M. V., Klimenko V. V., Despirak I. V., Zakharenkova I. E., Kozelov B. V., Cherniakov S. M., Andreeva E. S., Tereshchenko E. D., Vesnin A. M., Korenkova N. A., Gomonov A. D., Vasiliev E. B., Ratovsky K. G. 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. Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 2018. V. 180. P. 78–92. DOI: 10.1016/j.jastp.2017.12.017.
  15. Krasheninnikov I., Pezzopane M., Scotto C. Application of Autoscala to ionograms recorded by the AIS-Parus ionosonde // Computers and Geosciences. 2010. V. 36. P. 628–635. DOI: 10.1016/j.cageo.2009.09.013.
  16. Kunitsyn V. E., Padokhin A. M., Kurbatov G. A., Yasyukevich Yu. V., Morozov Yu. V. Ionospheric TEC estimation with the signals of various geostationary navigational satellites // GPS Solutions. 2016. V. 20. P. 877–884. DOI: 10.1007/s10291-015-0500-2.
  17. Laštovička J. Monitoring and forecasting of ionospheric space weather — Effects of geomagnetic storms // J. Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 2002. V. 64. P. 697–705. DOI: 10.1016/S1364-6826(02)00031-7.
  18. Laštovička J. Forcing of the ionosphere by waves from below // J. Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 2006. V. 68. Р. 479–497. DOI: 10.1016/j.jastp.2005.01.018.
  19. 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. Geophysical Research. 2005. V. 110. A05309. DOI: 10.1029/2004JA010840.
  20. Liu Y., Fu L., Wang J., Zhang C. Studying Ionosphere Responses to a Geomagnetic Storm in June 2015 with Multi-Constellation Observations // Remote Sensing. 2018. V. 10. P. 666–686. DOI: 10.3390/rs10050666.
  21. Loewe C. A., Prölss G. W. Classification and mean behavior of magnetic storms // J. Geophysical Research. 1997. V. 102. No. A7. P. 14209–14213.
  22. Lu G., Pi X., Richmond A. D., Roble R. G. Variations of total electron content during geomagnetic disturbances: a model/observation comparison // Geophysical Research Letters. 1998. V. 25. P. 253–256.
  23. Prölss G. W., Werner S. Vibrationally excited nitrogen and oxygen and the origin of negative ionospheric storms // J. Geophysical Research Space Physics. 2002. V. 107. No. A2. P. 1016. DOI: 10.1029/2001JA900126.
  24. 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 Science. 1997. V. 32. No. 4. P. 1681–1694.
  25. Shpynev B. G., Zolotukhina N. A., Polekh N. M., Ratovsky K. G., Chernigovskaya M. A., Belinskaya A. Yu., Stepanov A. E., Bychkov V. V., Grigorieva S. A., Panchenko V. A., Korenkova N. A., Mielich J. The ionosphere response to severe geomagnetic storm in March 2015 on the base of the data from Eurasian high-middle latitudes ionosonde chain // J. Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 2018. V. 180. P. 93–105. DOI: 10.1016/j.jastp.2017.10.014.
  26. Tashchilin A. V., Romanova E. B. Role of magnetospheric convection and precipitation in the formation of the “Dusk Effect” during main phase of a magnetic storm // Geomagnetism and Aeronomy. 2011. V. 51. No. 4. P. 468–474.
  27. 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. P. 151. DOI: 10.1186/s40623-016-0525-y.
  28. Zolotukhina N., Polekh N., Kurkin V., Rogov D., Romanova E., Chelpanov M. Ionospheric effects of St. Patrick’s storm over Asian Russia: 17–19 March 2015 // J. Geophysical Research Space Physics. 2017. V. 122. P. 2484–2504. DOI: 10.1002/2016JA023180.