Взаимосвязь перемещающихся ионосферных возмущений выше и ниже максимума слоя F по данным ионозонда и спутников SWARM

А.Д. Акчурин, Г.С. Смирнов
Казанский (Приволжский) федеральный университет, г. Казань, 420008, Россия

Полный текст PDF
DOI: 10.26907/2541-7746.2019.3.468-480

Для цитирования: Акчурин А.Д., Смирнов Г.С. Взаимосвязь перемещающихся ионосферных возмущений выше и ниже максимума слоя F по данным ионозонда и спутников SWARM // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Физ.-матем. науки. – 2019. – Т. 161, кн. 3. – С. 468–480. – doi: 10.26907/2541-7746.2019.3.468-480.

For citation: Akchurin A.D., Smirnov G.S. Interrelation of traveling ionospheric disturbances above and below the F-layer peak according to the ionosonde and the SWARM constellation data. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Fiziko-Matematicheskie Nauki, 2019, vol. 161, no. 3, pp. 468–480. doi: 10.26907/2541-7746.2019.3.468-480. (In Russian)
 

Аннотация

Одним из подходов к определению высотной структуры среднеширотных среднемасштабных перемещающихся ионосферных возмущений (СМ ПИВ) выше пика слоя F является использование одновременных спутниковых измерений совместно с наземными ионозондовыми измерениями на примере г. Казани. Наиболее подходящими для наших целей оказались данные об электронной концентрации, полученные со спутниковой эскадры Swarm. Для точной пространственной привязки к спутниковым данным использовался строгий отбор данных дневных пролетов спутников: их траектория не должна удаляться от долготы Казани более 100 км вдоль широты, а пространственная протяженность неоднородности в измерениях плазмосферной электронной плотности должна быть не менее 100 км без более мелких (высокочастотных) неоднородностей. Из всех пролетов спутников за ~ 2 года (2016–2018 гг.) удалось выбрать только 7 таких случаев. Для найденных случаев были построены взаимные корреляционные функции последовательностей значений двух рядов критической частоты и электронной концентрации. Корреляционная функция имеет яркий отрицательный пик с разбросом в пределах 100 км, что с учетом типичной горизонтальной длины волны СМ ПИВ (~ 200 км) означает противофазное поведение электронных концентраций внутри СМ ПИВ ниже и выше пика слоя F дневной среднеширотной ионосферы.

Ключевые слова: ионосфера, СМ ПИВ, неоднородность ионосферной плазмы, F-область, верхняя ионосфера, ионозонд, спутниковое измерение

Благодарности. Работа выполнена за счет средств субсидии, выделенной в рамках государственной поддержки Казанского (Приволжского) федерального университета в целях повышения его конкурентоспособности среди ведущих мировых научно-образовательных центров и при финансовой поддержке РФФИ (проект № 18-35-00593).

Литература

1. Francis S.H. A theory of medium-scale traveling ionospheric disturbances // J. Geophys. Res. – 1979. – V. 79, No 34. – P. 5245–5260. – doi: 10.1029/JA079i034p05245.

2. Makela J.J., Otsuka Y. Overview of nighttime ionospheric instabilities at low- and mid-latitudes: Coupling aspects resulting in structuring at the mesoscale // Space Sci. Rev. – 2012. – V. 168, No 1–4. – P. 419–440. – doi: 10.1007/s11214-011-9816-6.

3. Otsuka Y., Suzuki K., Nakagawa S., Nishioka M., Shiokawa K., Tsugawa T. GPS observations of medium-scale traveling ionospheric disturbances over Europe // Ann. Geophys. – 2013. – V. 31, No 2. – P. 163–172. – doi: 10.5194/angeo-31-163-2013.

4. Knudsen D.J., Burchill J.K., Buchert S.C., Eriksson A.I., Gill R., Wahlund J.-E., Moffat B. Thermal ion imagers and Langmuir probes in the Swarm electric field instruments // J. Geophys. Res.: Space Phys. – 2017. – V. 122, No 2. – P. 2655–2673. – doi: 10.1002/2016JA022571.

5. Lomidze L., Knudsen D.J., Burchill J., Kouznetsov A., Buchert S.C. Calibration and validation of Swarm plasma densities and electron temperatures using ground-based radars and satellite radio occultation measurements // Radio Sci. – 2018. – V. 53, No 1. – P. 15–36. – doi: 10.1002/2017RS006415.

6. Hunsucker R.D. Atmospheric gravity waves generated in the high-latitude ionosphere: A review // Rev. Geophys. – 1982. – V. 20, No 2. – P. 283–315. – doi: 10.1029/RG020i002p00293.

7. Akchurin A., Smirnov G. MSTID extraction from more frequent ionograms // Proc. 32nd General Assembly and Scientific Symposium of the International Union of Radio Science (URSI GASS). – IEEE, 2017. – P. 1–4. – doi: 10.23919/URSIGASS.2017.8105046.

8. Акчурин А.Д., Юсупов К.М., Шерстюков О.Н., Ильдиряков В.Р. Выделение быстротекущих и мелкомасштабных неоднородностей на одноминутных ионограммах ионозонда «Циклон» // Гелиогеофиз. исслед. – 2013. – № 4. – С. 101–110.

9. Hocke K., Schlegel K. A review of atmospheric gravity waves and traveling ionospheric disturbances // Ann. Geophys. – 1996. – V. 14, No 9. – P. 917–940. – doi: 10.1007/s00585-996-0917-6.

10. Francis S.H. Global propagation of atmospheric gravity waves: A review // J. Atmos. Terr. Phys. – 1975. – V. 37, No 6–7. – P. 1011–1030. – doi: 10.1016/0021-9169(75)90012-4.

11. Sherstyukov R.O., Akchurin A.D., Sherstyukov O.N. Collocated ionosonde and dense GPS/GLONASS network measurements of midlatitude MSTIDs // Adv. Space Res. – 2018. – V. 61, No 7. – P. 1717–1725. – doi: 10.1016/j.asr.2017.11.026.

12. Шерстюков Р.О., Акчурин А.Д. Анализ дневных среднемасштабных перемещающихся ионосферных возмущений по двумерным картам вариаций полного электронного содержания и ионограммам // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Физ.-матем. науки. – 2017. – Т. 159, кн. 3. – С. 374–389.

13. Djuth F.T., Zhang L.D., Livneh D.J., Seker I., Smith S.M., Sulzer M.P., Mathews J.D., Walterscheid R.L. Arecibo's thermospheric gravity waves and the case for an ocean source // J. Geophys. Res. – 2010. – V. 115, No A8. – Art. A08305, P. 1–22. – doi: 10.1029/2009JA014799.

14. Карпачев А.Т. Радиозондирование ионосферы с искусственных спутников Земли // Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Серия Б: Справочные приложения, базы и банки данных. Ионосферная плазма. Т. 1–3. Часть 2 / Отв. ред. В.Д. Кузнецов, Ю.Я. Ружин. – М.: Янус-К, 2009. – С. 45–90.

Поступила в редакцию

05.03.19

Акчурин Адель Джавидович, кандидат физико-математических наук, доцент, заведующий кафедрой радиоастрономии

Казанский (Приволжский) федеральный университет

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия

E-mail:  Adel.Akchurin@kpfu.ru

Смирнов Григорий Сергеевич, младший научный сотрудник кафедры радиоастрономии

Казанский (Приволжский) федеральный университет

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия

E-mail:  gssmirnov@kpfu.ru

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.