Иркутск, Россия
УДК 53 Физика
УДК 52 Астрономия. Астрофизика. Исследование космического пространства. Геодезия
УДК 55 Геология. Геологические и геофизические науки
ГРНТИ 37.15 Геомагнетизм и высокие слои атмосферы
ОКСО 03.04.03 Радиофизика
ББК 26 Науки о Земле
ТБК 613 Физика
Представлены результаты сравнительного анализа свойств короткопериодной (с периодами внутренних гравитационных волн) возмущенности полного электронного содержания (ПЭС) ионосферы на средних (Новосибирск) и высоких (Норильск) широтах за длительный период времени (2003–2020 гг.). Анализируемый период позволяет оценить не только суточные и сезонные вариации возмущенности, но и изменения ее уровня внутри цикла солнечной активности. В динамике короткопериодной возмущенности ПЭС как на средних, так и на высоких широтах отмечается выраженная сезонная зависимость с максимумами в зимнее время. Различие между уровнем возмущенности в зимнее и летнее время составляет около двух раз для Новосибирска и достигает семи раз для Норильска. В динамике возмущенности наблюдается выраженный суточный ход, однако характер суточной зависимости на средне- и высокоширотной станции существенно различается. На высокоширотной станции уровень возмущенности в зимний период строго зависит от солнечной активности. Для среднеширотной станции явная зависимость возмущенности от солнечной активности отсутствует, в годы солнечного максимума, напротив, отмечено небольшое снижение уровня возмущенности. В летний период уровень возмущенности как на средних, так и на высоких широтах остается практически неизменным и не зависит от солнечной активности. Показано, что основные особенности динамики возмущенности схожи на станциях, расположенных на других долготах, за исключением восточно-американского сектора. Полученный результат свидетельствует о том, что короткопериодная возмущенность ПЭС на высоких широтах связана, прежде всего, с изменениями уровня солнечной активности, однако регулярные вариации возмущенности на средних широтах, вероятно, не связаны с гелиофизической активностью. Предположено, что наблюдаемое усиление уровня короткопериодной возмущенности в зимней среднеширотной ионосфере может быть связано с усилением волновой активности в стратосфере.
ионосфера; полное электронное содержание; GPS; вариации ионосферы
1. Afraimovich E.L., Edemskiy I.K., Leonovich A.S., et al. MHD nature of night-time MSTIDs excited by the solar terminator. Geophys. Res. Lett. 2009a. Vol. 36, L15106. DOI: 10.1029/2009GL039803.
2. Afraimovich E.L., Edemskiy I.K., Voeykov S.V., et al. Spatio-temporal structure of the wave packets generated by the solar terminator. Adv. Space Res. 2009b. Vol. 44. P. 824–835. DOI: 10.1016/j.asr.2009.05.017.
3. Altadill D. Time/altitude electron density variability above Ebro, Spain. Adv. Space Res. 2007. Vol. 39. P. 962–969. DOI: 10.1016/j.asr.2006.05.031.
4. 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 Sci. 2005. Vol. 40, RS5009. DOI: 10.1029/2004RS003179.
5. Chernigovskaya M.A., Shpynev B.G., Ratovsky K.G, et al. Ionospheric response to winter stratosphere/lower mesosphere jet stream in the Northern Hemisphere as derived from vertical radio sounding data. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2018. Vol. 180. P. 126–136. DOI: 10.1016/j.jastp.2017.08.033.
6. Edemskiy I.K., Yasyukevich Y.V. Duration of wave disturbances generated by solar terminator in magneto-conjugate areas. Proc. XXXth URSI General Assembly and Scientific Symposium. Istanbul, Turkey, 2011. P. 1–4. DOI: 10.1109/ URSIGASS.2011.6051003.
7. Forbes J.M., Palo S.E., Zhang X. Variability of the ionosphere. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2000. Vol. 62, iss. 8. P. 685–693. DOI: 10.1016/S1364-6826(00)00029-8.
8. Francis S.H. A theory of medium-scale traveling ionospheric disturbances. J. Geophys. Res. 1974. Vol. 79, iss. 34. P. 5245–5260. DOI: 10.1029/JA079i034p05245.
9. Frissell N.A., Baker J.B.H., Ruohoniemi J.M., et al. Sources and characteristics of medium-scale traveling ionospheric disturbances observed by high-frequency radars in the North American sector. J. Geophys. Res. 2016. Vol. 121. P. 3722–3739. DOI: 10.1002/2015JA022168.
10. Hocke K., Schlegel K. A review of atmospheric gravity waves and travelling ionospheric disturbances: 1982–1995. Ann. Geophys. 1996. Vol. 14. P. 917–940. DOI: 10.1007/s00585-996-0917-6.
11. Lastovicka J. Forcing of the ionosphere by waves from below. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2006. Vol. 68. P. 479–497. DOI: 10.1016/j.jastp.2005.01.018.
12. Liu H.-L., Yudin V.A., Roble R. G. Day-to-day ionospheric variability due to lower atmosphere perturbations. Geophys. Res. Lett. 2013. Vol. 40. P. 665–670. DOI: 10.1002/grl.50125.
13. Medvedev A.V., Ratovsky K.G., Tolstikov M.V., et al. Studying of the spatial–temporal structure of wavelike ionospheric disturbances on the base of Irkutsk incoherent scatter radar and digisonde data. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2013. Vol. 105. P. 350–357. DOI: 10.1016/j.jastp.2013.09.001.
14. Mendillo M., Rishbeth H., Roble R.G., Wroten J. Modelling F2-layer seasonal trends and day-to-day variability driven by coupling with the lower atmosphere. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2002. Vol. 64. P. 1911–1931. DOI: 10.1016/S1364-6826(02)00193-1.
15. Nesterov I.A., Andreeva E.S., Padokhin A.M., et al. Ionospheric perturbation indices based on the low- and high-orbiting satellite radio tomography data. GPS Solut. 2017. Vol. 21. P. 1679–1694. DOI: 10.1007/s10291-017-0646-1.
16. Ratovsky K.G., Medvedev A.V., Tolstikov M.V. Diurnal, seasonal and solar activity pattern of ionospheric variability from Irkutsk Digisonde data. Adv. Space Res. 2015. Vol. 55. P. 2041–2047. DOI: 10.1016/j.asr.2014.08.001.
17. Rishbeth H., Mendillo M. Patterns of F2-layer variability. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2001. Vol. 63. P. 1661–1680. DOI: 10.1016/S1364-6826(01)00036-0.
18. Shpynev B.G., Churilov S.M., Chernigovskaya M.A. Generation of waves by jet-stream instabilities in winter polar stratosphere/mesosphere. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2015. Vol. 136(B). P. 201–215. DOI: 10.1016/j.jastp.2015.07.005.
19. Shpynev B.G., Khabituev D.S., Chernigovskaya M.A., Zorkal’tseva O.S. Role of winter jet stream in the middle atmosphere energy balance. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2019. Vol. 188. P. 1–10. DOI: 10.1016/j.jastp.2019.03.008.
20. Whiteway J.A., Duck T.J., Donovan D.P., et al. Measurements of gravity wave activity within and around the Arctic stratospheric vortex. Geophys. Res. Lett. 1997. Vol. 24, iss. 11. P. 1387–1390. DOI: 10.1029/97GL01322.
21. Wu D.L., Waters J.W. Satellite observations of atmospheric variances: A possible indication of gravity waves. Geophys. Res. Lett. 1996. Vol. 23, iss. 24. P. 3631–3634. DOI: 10.1029/ 96GL02907.
22. Yasyukevich A., Medvedeva I., Sivtseva V., et al. Strong Interrelation between the Short-Term Variability in the Ionosphere, Upper Mesosphere, and Winter Polar Stratosphere. Remote Sens. 2020a. Vol. 12, 1588. DOI: 10.3390/rs12101588.
23. Yasyukevich Yu., Mylnikova A., Vesnin A. GNSS-Based Non-Negative Absolute Ionosphere Total Electron Content, its Spatial Gradients, Time Derivatives and Differential Code Biases: Bounded-Variable Least-Squares and Taylor Series. Sensors. 2020b. Vol. 20, 5702. DOI: 10.3390/s20195702.
24. URL: https://omniweb.gsfc.nasa.gov/vitmo/cgm.html (дата обращения 1 мая 2020 г.).
