Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2024. Т. 21. № 5. С. 357-376
Ионосферные и термосферные эффекты над Евразией в высоких и средних широтах во время магнитной бури в октябре 2016 года
М.А. Черниговская
1 , К.Г. Ратовский
1 , А.Г. Сетов
1 , Д.С. Хабитуев
1 , А.С. Ясюкевич
1 , А.С. Калишин
2 , А.Е. Степанов
3 , А.Ю. Белинская
4 , В.В. Бычков
5 , С.А. Григорьева
6 , В.А. Панченко
7 1 Институт солнечно-земной физики СО РАН, Иркутск, Россия
2 Арктический и антарктический научно-исследовательский институт, Санкт-Петербург, Россия
3 Институт космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г. Шафера СО РАН, Якутск, Россия
4 Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука CO РАН, Новосибирск, Россия
5 Институт космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН, Паратунка, Камчатский край, Россия
6 Институт геофизики им. Ю.П. Булашевича УрО РАН, Екатеринбург, Россия
7 Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН, Троицк, Москва, Россия
Одобрена к печати: 18.09.2024
DOI: 10.21046/2070-7401-2024-21-5-357-376
Исследованы вариации ионосферных и термосферных параметров над регионом Евразии на основе анализа данных высоко- и среднеширотной цепи ионозондов и приёмников GPS/ГЛОНАСС (GPS — англ. Global Positioning System, Система глобального позиционирования; ГЛОНАСС — Глобальная навигационная спутниковая система) в период сильной магнитной бури в октябре 2016 г. Отмечены существенные широтные и долготные различия в особенностях временных вариаций электронной концентрации ионосферы как в спокойных условиях до начала магнитной бури, так и во время её развития. По данным измерений высокоширотных ионозондов в Жиганске, Амдерме, Ловозере, Соданкюля и среднеширотных ионозондов в Паратунке, Якутске, Иркутске зарегистрировано проявление эффекта предбури в виде роста максимальной дневной критической частоты foF2 12 октября 2016 г. за полсуток до начала магнитной бури. На главной фазе магнитной бури наблюдался переход от положительного к отрицательному эффекту ионосферной бури как в высоких, так и средних широтах над Евразией. На восстановительной фазе магнитной бури и после неё наблюдался эффект отрицательной ионосферной бури до восстановления ионосферы до уровня спокойных дней к 20–21 октября 2016 г. Особенно ярко переход от роста электронной концентрации к резкому спаду проявился в ионосфере средних широт Евразии. Эффект отрицательной ионосферной бури на восстановительной фазе магнитной бури был вызван образованием обширных областей атмосферного газа с пониженным отношением концентрации [O]/[N2] над регионом высоких и средних широт Евразии.
Ключевые слова: высокоширотная ионосфера, среднеширотная ионосфера, цепь ионозондов, геомагнитная буря, вариации электронной концентрации ионосферы, вариации состава термосферы
Полный текстСписок литературы:
- Благовещенский Д. В., Калишин А. С. Механизм возрастания критической частоты ионосферы до начала суббури // Геомагнетизм и аэрономия. 2009. Т. 49. № 2. С. 213–223.
- Выставной В. М., Макарова Л. Н., Широчков А. В., Егорова Л. В. Исследования высокоширотной ионосферы методом вертикального зондирования с использованием современного цифрового ионозонда CADI // Гелиогеоф. исслед. 2013. Вып. 4. С. 1–10.
- Калишин А. С., Благовещенская Н. Ф., Трошичев О. А., Франк-Каменецкий А. В. ФГБУ «ААНИИ». Геофизические исследования в высоких широтах // Вестн. РФФИ. Антарктида и Арктика: Полярные исслед. 2020. № 3–4(107–108). С. 60–74. DOI: 10.22204/2410-4639-2020-106-107-3-4-60-78.
- Клименко М. В., Клименко В. В., Ратовский К. Г., Ясюкевич А. С. Запаздывание отклика глобального электронного содержания и электронной концентрации на различных высотах на 27-дневные вариации солнечной активности // Хим. физика. 2021. T. 40. № 5. С. 75–80. DOI: 10.31857/S0207401X21050058.
- Поляков В. М., Щепкин Л. А., Казимировский Э. С., Кокоуров В. Д. Ионосферные процессы. Новосибирск: Наука, 1968. 535 с.
- Черниговская М. А., Шпынев Б. Г., Ясюкевич А. С. и др. Долготные вариации отклика среднеширотной ионосферы северного полушария на геомагнитную бурю в октябре 2016 г. с помощью мультиинструментальных наблюдений // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 5. С. 305–317. DOI: 10.21046/2070-7401-2021-18-5-305-317.
- Черниговская М. А., Ясюкевич А. С., Хабитуев Д. С. Долготная изменчивость ионосферы северного полушария во время магнитных бурь в марте 2012 года по данным ионозондов и GPS/ГЛОНАСС // Солнечно-земная физика. 2023. Т. 9. № 4. С. 108–112. DOI: 10.12737/szf-94202313.
- Черниговская М. А., Ратовский К. Г., Сетов А. Г. и др. Отклик ионосферы над регионами высоких и средних широт Евразии по данным ионозондов во время экстремальной магнитной бури в марте 2015 г. // Солнечно-земная физика. 2024. Т. 10. № 4 (в печати).
- Язев С. А. Корональные дыры и комплексы активности на Солнце // Изв. Иркутского гос. ун-та. Сер.: «Науки о Земле». 2010. Т. 3. № 2. С. 226–241.
- Adekoya B. J., Chukwuma V. U., Adebiyi S. J. et al. Ionospheric storm effects in the EIA region in the American and Asian-Australian sectors during geomagnetic storms of October 2016 and September 2017 // Advances in Space Research. 2023. V. 72. P. 1237–1265. DOI: 10.1016/j.asr.2023.04.016.
- Afraimovich E. L., Astafyeva E. I., Oinats A. V. et al. Global electron content: a new conception to track solar activity // Annals of Geophysics. 2008. V. 26. P. 335–344. DOI: 10.5194/angeo-26-335-2008.
- 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. Article RS5009. DOI: 10.1029/2004RS003179.
- Buonsanto M. J. Ionospheric storms — a review // Space Science Reviews. 1999. V. 88. P. 563–601.
- Burešová D., Laštovička J. Pre-storm enhancements of foF 2 above Europe // Advances in Space Research. 2007. V. 39. No. 8. P. 1298–1303. DOI: 10.1016/j.asr.2007.03.003.
- Burešová D., Laštovička J., De Franceschi G. Manifestation of strong geomagnetic storms in the ionosphere above Europe // Space Weather / ed. J. Lilensten. Springer, 2007. P. 185–202.
- Chernigovskaya M. A., Shpynev B. G., Yasyukevich A. S. et al. 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.
- Christensen A. B., Paxton L. J., Avery S. et al. Initial observations with the Global Ultraviolet Imager (GUVI) on the NASA TIMED satellite mission // J. Geophysical Research. 2003. V. 108. Iss. A12. Article 1451. DOI: 10.1029/2003JA009918.
- Danilov A. D. Long-term trends of foF 2 independent on geomagnetic activity // Annals of Geophysics. 2003. V. 21. No. 5. P. 1167–1176.
- Danilov A. D., Konstantinova A. V. Behavior of the ionospheric F region prior to geomagnetic storms // Advances in Space Research. 2019. V. 64. P. 1375–1387. DOI: 10.1016/j.asr.2019.07.014.
- Kozlovsky A., Turunen T., Ulich T. Rapid-run ionosonde observations of traveling ionospheric disturbances in the auroral ionosphere // J. Geophysical Research. 2013. V. 118. P. 5265–5276. DOI: 10.1002/jgra.50474.
- 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.
- 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.
- Liou K., Newell P. T., Anderson B. J. et al. Neutral composition effects on ionospheric storms at middle and low latitudes // J. Geophysical Research. 2005. V. 110. Article A05309. DOI: 10.1029/2004JA010840.
- Loewe C. A., Prölss G. W. Classification and mean behavior of magnetic storms // J. Geophysical Research. 1997. V. 102. No. A7. P. 14,209–14,213.
- MacDougall J. W., Grant I. F., Shen X. The Canadian advanced digital ionosonde: design and results // WDC A for Solar-Terrestrial Physics: Report UAG-104. 1995. P. 21–27.
- 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.
- Mikhailov A. V. Ionospheric F 2-layer storms // Física de la Tierra. 2000. V. 12. P. 223–262.
- Mikhailov A. V., Perrone L. Pre-storm NmF 2 enhancements at middle latitudes: Delusion or reality? // Annales Geophysicae. 2009. V. 27. No. 3. P. 1321–1330.
- Prölss G. W., Werner S. Vibrationally excited nitrogen and oxygen and the origin of negative ionospheric storms // J. Geophysical Research. 2002. V. 107. No. A2. Article 1016. DOI: 10.1029/2001JA900126.
- Ratovsky K. G., Klimenko M. V., Yasyukevich Y. V. et al. Statistical analysis and interpretation of high-, mid- and low-latitude responses in regional electron content to geomagnetic storms // Atmosphere. 2020. V. 11. No. 12. Article 1308. DOI: 10.3390/atmos11121308.
- 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.
- Vaishnav R., Jacobi C., Berdermann J. et al. Ionospheric response to solar EUV variations: Preliminary results // Advances in Radio Science. 2018. V. 16. P. 157–165. DOI: 10.5194/ars-16-157-2018.
- Wan Q., Ma G., Maruyama T. et al. Characteristics of ionospheric storm on October 13, 2016 at the Greenwich meridian // J. Geophysical Research: Space Physics. 2021. V. 126. Article e2020JA028823. DOI: 10.1029/2020JA028823.
- 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.