Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 4. С. 269-281
Ионосферная долготная изменчивость в северном полушарии во время магнитных бурь по данным ионозондов и GPS/ГЛОНАСС
М.А. Черниговская
1 , Б.Г. Шпынев
1 , А.С. Ясюкевич
1 , Д.С. Хабитуев
1 1 Институт солнечно-земной физики СО РАН, Иркутск, Россия
Одобрена к печати: 05.08.2020
DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-4-269-281
Проанализированы долготно-временные вариации параметров среднеширотной ионосферы над Евразийским континентом на основе анализа данных сети ионозондов во время двух самых сильных магнитных бурь текущего 24-го цикла солнечной активности — в марте и июне 2015 г. Регистрируемые ионосферные эффекты проявляют выраженную долготную неоднородность, связанную с наличием долготных особенностей фоновой структуры и вариаций геомагнитного поля. Установленные по данным вертикального зондирования особенности долготных вариаций ионизации ионосферы в периоды магнитных бурь подтверждены данными измерений цепей двухчастотных фазовых приёмников GPS/ГЛОНАСС. По данным пространственно-временного распределения вертикального полного электронного содержания подтверждены высказанные ранее предположения о формировании над Канадой зоны интенсивных отрицательных ионосферных возмущений в периоды магнитных бурь. Эти долготные неоднородности ионизации формируются в зоне усиленного проникновения возмущений геомагнитного поля из высоких широт в средние на долготах ~45 и ~135° з. д. и в направлении меридиана геомагнитного полюса вблизи ~90° з. д.
Ключевые слова: цепь ионозондов, цепь двухчастотных фазовых приёмников GPS/ГЛОНАСС, ионосферные возмущения, вариации геомагнитного поля, геомагнитная буря
Полный текстСписок литературы:
- Афраймович Э. Л. Перевалова Н. П. GPS-мониторинг верхней атмосферы Земли. Иркутск: ГУ НЦ РВХ ВСНЦ СО РАМН, 2006. 480 с.
- Черниговская М. А., Шпынев Б. Г., Хабитуев Д. С., Ратовский К. Г., Белинская А. Ю., Степанов А. Е., Бычков В. В., Григорьева С. А., Панченко В. А., Коуба Д., Мелич Й. Долготные вариации ионосферных и геомагнитных параметров в северном полушарии во время сильных магнитных бурь 2015 г. // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 5. С. 336–347. DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-5-336-347.
- Шпынев Б. Г., Золотухина Н. А., Полех Н. М., Черниговская М. А., Ратовский К. Г., Белинская А. Ю., Степанов А. Е., Бычков В. В., Григорьева С. А., Панченко В. А., Коренькова Н. А., Мелич Й. Исследование ионосферного отклика на сильную геомагнитную бурю в марте 2015 года по данным евразийской цепи ионозондов // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 4. С. 235–248. DOI: 10.21046/2070-7401-2017-14-4-235-248.
- Afraimovich E. L., Astafyeva E. I., Demyanov V. V., Edemskiy I. K., Gavrilyuk N. S., Ishin A. B., Kosogorov E. A., Leonovich L. A., Lesyuta O. S., Palamartchouk K. S., Perevalova N. P., Polyakova A. S., Smolkov G. Y., Voeykov S. V., Yasyukevich Y. V., Zhivetiev I. V. A review of GPS/GLONASS studies of the ionospheric response to natural and anthropogenic processes and phenomena // J. Space Weather Space Climate. 2013. V. 3. No. A27. DOI: 10.1051/swsc/2013049.
- Araujo-Pradere E. A., Fuller-Rowell T. J., Codrescu M. V., Bilitza D. Characteristics of the ionospheric variability as a function of season, latitude, local time, and geomagnetic activity // Radio Science. 2005. V. 40. RS5009. DOI: 10.1029/2004RS003179.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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. P. 191–198. DOI: 10.1007/s00190-008-0300-3.
- Dudok de Wit T., Watermann J. Solar forcing of the terrestrial atmosphere // Comptes Rendus Geoscience. 2009. V. 342. No. 4–5. P. 259–272. DOI: 10.1016/j.crte.2009.06.001.
- Hernandez-Pajares M., Juan M. J., Sanz J., Aragon-Angel A., Garcia-Rigo A., Salazar D., Escudero M. The ionosphere: effects, GPS modeling and the benefits for space geodetic techniques // J. Geodesy. 2011. V. 85. P. 887–907. DOI: 10.1007/s00190-011-0508-5.
- Jakowski N., Mayer C., Hoque M. M., Wilken V. Total electron content models and their use in ionosphere monitoring // Radio Science. 2011. V. 46. RS0D18. DOI: 10.1029/2010RS004620.
- Jin S., Feng G. P., Gleason S. Remote sensing using GNSS signals: Current status and future directions // Advances in Space Research. 2011. V. 47. P. 1645–1653. DOI: 10.1016/j.asr.2011.01.036.
- Kamide Y., Balan N. The importance of ground magnetic data in specifying the state of magnetosphere – ionosphere coupling: a personal view // Geoscience Letters. 2016. V. 3. No. 10. DOI: 10.1186/s40562-016-0042-7.
- 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.
- 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 Solution. 2016. V. 20. P. 877–884. DOI: 10.1007/s10291-015-0500-2.
- 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.
- Loewe C. A., Prölss G. W. Classification and mean behavior of magnetic storms // J. Geophysical Research. 1997. V. 102. No. A7. P. 14209–14213.
- Mannucci A. J., Wilson B. D., Yuan D. N., Ho C. H., Lindqwister U. J., Runge T. F. A global mapping technique for GPS-derived ionospheric TEC measurements // Radio Science. 1998. V. 33. No. 3. P. 565–582. DOI: 10.1029/97RS02707.
- Prölss G. W. Ionospheric F-region storms // Handbook of atmospheric electrodynamics / ed. Volland H. Boca Raton, U. S.: CRC Press, 1995. P. 195–248.
- Ratovsky K. G., Klimenko M. V., Klimenko V. V., Chirik N. V., Korenkova N. A., Kotova D. S. After-effects of geomagnetic storms: statistical analysis and theoretical explanation // Solar-Terrestrial Physics. 2018. V. 4. No. 4. P. 26–32. DOI: 10.12737/stp-44201804.
- Reinisch B. W. Modern Ionosondes // Modern Ionospheric Science / eds. Kohl H., Rüster R., Schlegel K.; European Geophysical Society. Berlin, Germany, 1996. P. 440–458.
- Shpynev B. G., Khabituev D. S. Estimation of the plasmasphere electron density and O+/H+ transition height Irkutsk incoherent scatter data and GPS total electron content // J. Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 2014. V. 119. P. 223–228. DOI: 10.1016/j.jastp.2014.01.007.
- 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 major stratospheric warming // Earth, Planets and Space. 2015. V. 67. 10 p. DOI: 10.1186/s40623-015-0187-1.
- 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.
- Wu X., Hu X., Gong X., Zhang X., Wang X. Analysis of inversion errors of ionospheric radio occultation // GPS Solution. 2009. V. 13. No. 3. P. 231–239. DOI: 10.1007/s10291-008-0116-x.
- Yasyukevich Yu. V., Mylnikova A. A., Polyakova A. S. Estimating the total electron content absolute value from the GPS/GLONASS data // Results Physics. 2015. V. 5. P. 32–33. DOI: 10.1016/j.rinp.2014.12.006.
- Zakharenkova I., Astafyeva E., Cherniak I. GPS and GLONASS observations of large-scale traveling ionospheric disturbances during the 2015 St. Patrick–s Day storm // J. Geophysical Research Space Physics. 2016. V. 121. P. 12138–12156. DOI: 10.1002/2016JA023332.
- Zakharenkova I. E., Cherniak Iu. V., Shagimuratov I. I., Klimenko M. V. Features of High-Latitude Ionospheric Irregularities Development as Revealed by Ground-Based GPS Observations, Satellite-Borne GPS Observations and Satellite In Situ Measurements over the Territory of Russia during the Geomagnetic Storm on March 17–18, 2015 // Geomagnetism Aeronomy. 2018. V. 58. No. 1. P. 70–82. DOI: 10.1134/S0016793217050176.
- 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.