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. 2021. Т. 18. № 5. С. 305-317

Долготные вариации отклика среднеширотной ионосферы северного полушария на геомагнитную бурю в октябре 2016 г. с помощью мультиинструментальных наблюдений

М.А. Черниговская 1 , Б.Г. Шпынев 1 , А.С. Ясюкевич 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 им. А.А. Трофимука CO РАН, Новосибирск, Россия
3 Институт космофизических исследований и аэрономии имени Ю.Г. Шафера СО РАН, Якутск, Россия
4 Институт космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН, Паратунка, Россия
5 Институт геофизики им. Ю.П. Булашевича УрО РАН, Екатеринбург, Россия
6 Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН, Троицк, Москва, Россия
7 Институт физики атмосферы ЧАН, Прага, Чешская Республика
8 Институт физики атмосферы им. Лейбница, Кюлунгсборн, Германия
Одобрена к печати: 21.09.2021
DOI: 10.21046/2070-7401-2021-18-5-305-317
Выполнено мультиинструментальное исследование вариаций ионосферных и геомагнитных параметров в северном полушарии в период сильной магнитной бури в октябре 2016 г. на основе анализа данных евразийской среднеширотной цепи ионозондов, средне- и высокоширотных цепей приёмников GPS/ГЛОНАСС и магнитометров сети INTERMAGNET. Подтверждены проявления долготной неоднородности ионосферных эффектов, связанной с нерегулярной структурой долготной изменчивости компонент геомагнитного поля. Проведено сравнение сценариев развития ионосферных возмущений в условиях равноденствия в период сильной бури в октябре 2016 г. и экстремальной бури в марте 2015 г. На главной фазе магнитной бури в октябре 2016 г., также как и бури в марте 2015 г., наблюдался переход от положительного к отрицательному эффекту ионосферной бури. На фазе восстановления бури в октябре 2016 г. наибольшее падение ионизации отмечалось в зоне сильных вариаций компонент геомагнитного поля на долготах ~130° в. д. (по данным ионозонда Якутск) и ~40–60° в. д. (по данным ионозондов Москва, Екатеринбург). Над регионом Евразии на долготах ~80–110° в. д. (по данным ионозондов Новосибирск, Иркутск) ионосфера раньше других долготных зон начала восстанавливаться после геомагнитного возмущения ввиду низкого уровня вариаций компонент геомагнитного поля на этих долготах.
Ключевые слова: цепь ионозондов, цепь двухчастотных фазовых приёмников GPS/ГЛОНАСС, ионосферные возмущения, вариации геомагнитного поля, геомагнитная буря
Полный текст

Список литературы:

  1. Поляков В. М., Щепкин Л. А., Казимировский Э. С., Кокоуров В. Д. Ионосферные процессы. Новосибирск: Наука, 1968. 535 с.
  2. 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.
  3. 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.
  4. Черниговская М. А., Шпынев Б. Г., Ясюкевич А. С., Хабитуев Д. С. Ионосферная долготная изменчивость в Северном полушарии во время магнитных бурь по данным ионозондов и GPS/ГЛОНАСС // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 4. С. 269–281. DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-4-269-281.
  5. Arras C., Wickert J., Beyerle G., Heise S., Schmidt T., Jacobi C. A global climatology of ionospheric irregularities derived from GPS radio occultation // Geophysical Research Letters. 2008. V. 35(14). Art. No. L14809. 4 p. DOI: 10.1029/2008GL034158.
  6. 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.
  7. Blanc M., Richmond A. D. The ionospheric disturbance dynamo // J. Geophysical Research. 1980. V. 85. P. 1669–1686.
  8. 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.
  9. Buonsanto M. J. Ionospheric storms — a review // Space Science Reviews. 1999. V. 88. P. 563–601.
  10. Burešová D., Laštovička J., De Franceschi G. Manifestation of Strong Geomagnetic Storms in the Ionosphere above Europe // Space Weather: Research Towards Applications in Europe / ed. Lilensten J. Dordrecht: Springer, 2007. P. 185–202.
  11. Chernigovskaya M. A., Shpynev B. G., Yasyukevich A. S., Khabituev D. S., Ratovsky K. G., Belinskaya A. Yu., Stepanov A. E., Bychkov V. V., Grigorieva S. A., Panchenko V. A., Kouba D., Mielich J. Longitudinal variations of geomagnetic and ionospheric parameters in the Northern Hemisphere during magnetic storms according to multi-instrument observations // Advances in Space Research. 2021. V. 67. No. 2. P. 762–776. DOI: 10.1016/j.asr.2020.10.028.
  12. Dmitriev A. V., Huang C.-M., Brahmanandam P. S., Chang L. C., Chen K.-T., Tsai L.-C. Longitudinal variations of positive dayside ionospheric storms related to recurrent geomagnetic storms // J. Geophysical Research: Space Physics. 2013. V. 118. P. 6806–6822. DOI: 10.1002/jgra.50575.
  13. 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.
  14. Hafstad L. R., Tuve M. A. Note on Kennelly-Heaviside Layer Observations during a Magnetic Storm // Terrestrial Magnetism and Atmospheric Electricity. 1929. V. 34. No. 1. P. 39–43.
  15. Huang C. M. Disturbance dynamo electric fields in response to geomagnetic storms occurring at different universal times // J. Geophysical Research: Space Physics. 2013. V. 118. P. 496–501. DOI: 10.1029/2012JA018118.
  16. Kuai J., Liu L., Lei J., Liu J., Zhao B., Chen Y., Le H., Wang Y., Hu L. Regional differences of the ionospheric response to the July 2012 geomagnetic storm // J. Geophysical Research: Space Physics. 2017. V. 122. P. 4654–4668. DOI: 10.1002/2016JA023844.
  17. 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.
  18. Laštovička J. Forcing of the ionosphere by waves from below // J. Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 2006. V. 68. P. 479–497. DOI: 10.1016/j.jastp.2005.01.018.
  19. Li Q., Liu L., Balan N., Huang H., Zhang R., Chen Y., Le H. Longitudinal structure of the midlatitude ionosphere using COSMIC electron density profiles // J. Geophysical Research: Space Physics. 2018. V. 123. P. 8766–8777. DOI: 10.1029/2017JA024927.
  20. Loewe C. A., Prölss G. W. Classification and mean behavior of magnetic storms // J. Geophysical Research. 1997. V. 102. No. A7. P. 14209–14213.
  21. Mansilla G. A. Mid-latitude ionospheric effects of a great geomagnetic storm // J. Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 2004. V. 66. P. 1085–1091. DOI: 10.1016/j.jastp.2004.04.003.
  22. Mansilla G. A., Zossi M. M. Longitudinal Variation of the Ionospheric Response to the 26 August 2018 Geomagnetic Storm at Equatorial/Low Latitudes // Pure and Applied Geophysics. 2020. V. 177. P. 5833–5844. DOI: 10.1007/s00024-020-02601-1.
  23. Matsushita S. A study of the morphology of ionospheric storms // J. Geophysical Research. 1959. V. 64. No. 3. P. 305–321. DOI: 10.1029/JZ064i003p00305.
  24. Mendillo M. Storms in the ionosphere: Patterns and processes for total electron content // Reviews Geophysics. 2006. V. 44. Art. No. RG4001. DOI: 10.1029/2005RG000193.
  25. Moro J., Xu J., Denardini C. M., Resende L. C. A., Silva R. P., Liu Z., Li H., Yan C., Wang C., Schuch N. J. On the sources of the ionospheric variability in the South American Magnetic Anomaly during solar minimum // J. Geophysical Research: Space Physics. 2019. V. 124. P. 7638–7653. DOI: 10.1029/2019JA026780.
  26. Prölss G. W. Ionospheric F-region storms // Handbook of atmospheric electrodynamics / ed. Volland H. Boca Raton: CRC Press, 1995. V. 2. Ch. 8. P. 195–248.
  27. Prölss G. W., Brace L. H., Mayr H. G., Carignan G. R., Killeen T. L. Klobuchar J. A. Ionospheric storm effects at subauroral latitudes: A case study // J. Geophysical Research. 1991. V. 96. P. 1275–1288.
  28. Rishbeth H. How the thermospheric circulation affects the ionospheric F 2-layer // J. Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 1998. V. 60. P. 1385–1402.
  29. 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. Art. No. 18. DOI: 10.1186/s40623-015-0187-1.
  30. 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.
  31. Wan Q., Li J., Wang X., Fan J., Zhang J., Ma G. A Study of TEC Storm on 13 October 2016 // China Satellite Navigation Conference (CSNC) 2018 Proc. / eds. Sun J., Yang C., Guo S. 23–25 May, 2018. Harbin International Exhibition Center, China. 2018. V. 1. P. 97–104. DOI: 10.1007/978-981-13-0005-9_8.
  32. Wang H., Zhang K. Longitudinal structure in electron density at mid-latitudes: upward-propagating tidal effects // Earth, Planets and Space. 2017. V. 69. Art. No. 11. DOI: 10.1186/s40623-016-0596-9.