Solar-Terrestrial Physics Solar-Terrestrial Physics Солнечно-земная физика 2712-9640 100394 10.12737/szf-121202604 xzgkye Результаты исследований Results of current research Результаты исследований Studying the influence of geomagnetic storms on parameters of the ionospheric F2 layer during solar activity cycle 24 Исследование влияния геомагнитных бурь на параметры слоя F2 ионосферы в течение 24-го цикла солнечной активности Сидоренко Клим Андреевич Sidorenko Klim Andreevich sidorenko.klim@yandex.ru Васенина Алена Андреевна Vasenina Alena Andreevna vas.al.an@rambler.ru Институт радиофизики и физической электроники ОНЦ СО РАН Омск Россия Institute of Radiophysics and Physical Electronics Omsk Scientific Center SB RAS Omsk Russian Federation Институт радиофизики и физической электроники ОНЦ СО РАН Омск Россия Institute of Radiophysics and Physical Electronics Omsk Scientific Center SB RAS Omsk Russian Federation 25 03 2026 25 03 2026 12 1 25 32 15 07 2025 24 10 2025 https://naukaru.ru/en/nauka/article/100394/view

Представлены результаты исследования поведения параметров ионосферного слоя F2, таких как критическая частота f₀F2 и высота максимума слоя hₘF2, в условиях геомагнитных бурь различной силы. В исследованиях на основе баз данных DIDBase использовались измерения вертикального зондирования и Dst-индекса, вычисляемого Мировым центром данных по геомагнетизму. Рассмотрена методика определения наличия геомагнитной бури с использованием временных рядов Dst. Выявлены и проанализированы основные закономерности изменений f₀F2 и hₘF2 для различных географических широт, сезонов и интенсивностей бурь. Полученные результаты могут быть полезны для прогнозирования и моделирования ионосферных условий, что имеет важное значение для различных приложений, включая спутниковую связь, системы глобального позиционирования и коротковолновую связь.

This paper presents the results of a study on the behavior of parameters of the ionospheric F2 layer, such as the critical frequency (f₀F2) and the peak height of the layer (hₘF2), under geomagnetic storms of varying intensities. The study is based on vertical sounding measurements from the DIDBase database and the Dst index calculated by the World Data Center for Geomagnetism. We examine a methodology for identifying the presence of a geomagnetic storm using Dst-index time series. The main patterns of f₀F2 and hₘF2 variations for different geographic latitudes, seasons, and storm intensities are identified and analyzed. The obtained results can be useful for forecasting and modeling ionospheric conditions, which is of great importance for various applications, including satellite communications, global positioning systems, and shortwave radio communications.

 критическая частота слоя F2 ионосферы высота максимума слоя F2 геомагнитная активность Dst-индекс F2-layer critical frequency F2-layer peak height geomagnetic activity Dst index Работа выполнена по государственному заданию Омского научного центра СО РАН (номер госрегистрации проекта 125013101211-4) The work was performed on the Government Assignment of the Omsk Scientific Center SB RAS (Project State Registration Number 125013101211-4)

Акасофу С.И., Чепмен С. Солнечно-земная физика. Ч. 2. М.: Мир, 1975, 510 с. Akasofu S.I., Chapman S. Solnechno-zemnaya fizika [Solar-Terrestrial Physics]. Pt. 2. Moscow, Mir Publ., 1975, 510 p. (In Russian). Брюнелли Б.Е., Намгаладзе А.А. Физика ионосферы. М.: Наука, 1988, 528 с. 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, pp. 1–15. DOI: 10.1029/2004RS003179. Данилов А.Д. Реакция области F на геомагнитные возмущения (обзор). Гелиогеофизические исследования. 2013, № 5, с. 1–33. Arowolo O.A., Akala A.O., Oyeyemi E.O. Interplanetary origins of some intense geomagnetic storms during solar cycle 24 and the responses of African equatorial/low‑latitude ionosphere to them. J. Geophys. Res.: Space Phys. 2021, vol.  126, iss. 2, pp. 1–20. DOI: 10.1029/2020JA027929. Ратовский К.Г., Клименко М.В., Клименко В.В. и др. Эффекты последствий геомагнитных бурь: статистический анализ и теоретическое объяснение. Солнечно-земная физика. 2018, т. 4, № 4, с. 32–42. DOI: 10.12737/szf44201804 / Ratovsky K.G., Klimenko M.V., Klimenko V.V., et al. After-effects of geomagnetic storms: statistical analysis and theoretical explanation. Sol.-Terr. Phys. 2018, vol. 4, iss. 4, pp. 32–42. DOI: 10.12737/stp44201804. Berényi K.A., Barta V., Kis A. Midlatitude ionospheric F2-layer response to eruptive solar events-caused geomagnetic disturbances over Hungary during the maximum of the solar cycle 24: A case study. Adv. Space Res. 2018, vol.  61, iss. 5, pp. 1230–1243. DOI: 10.1016/j.asr.2017.12.021 Черниговская М.А., Ратовский К.Г., Жеребцов Г.А. 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, с. 51–64. DOI: 10.12737/szf-104202406 / Chernigovskaya M.A., Ratovsky K.G., Zherebtsov G.A., et al. Ionospheric response over the high and middle latitude regions of Eurasia according to ionosonde data during the severe magnetic storm in March 2015. Sol.-Terr. Phys. 2024, vol. 10, iss. 4, pp. 51–64. DOI: 10.12737/stp-104202406. Berényi K.A., Heilig B., Urbář J., et al. Comprehensive analysis of the ionospheric response to the largest geomagnetic storms from solar cycle 24 over Europe. Front. Astron. Space Sci. 2023, vol. 10, pp. 1–22. DOI: 10.3389/fspas.2023.1092850. 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, pp. 1–15. DOI: 10.1029/2004RS003179. Brunelli B.E., Namgaladze A.A. Fizika ionosfery [Physics of the Ionosphere]. Moscow, Nauka Publ., 1988, 528 p. (In Russian). Arowolo O.A., Akala A.O., Oyeyemi E.O. Interplanetary origins of some intense geomagnetic storms during solar cycle 24 and the responses of African equatorial/low‑latitude ionosphere to them. J. Geophys. Res.: Space Phys. 2021, vol.  126, iss. 2, pp. 1–20. DOI: 10.1029/2020JA027929. Chen Y., Liu L., Le H., et al. Responding trends of ionospheric F₂‑layer to weaker geomagnetic activities. J. Space Weather Space Climate. 2022, vol.  12, no. 6, pp.  1–12. DOI: 10.1051/swsc/2022005. Berényi K.A., Barta V., Kis A. Midlatitude ionospheric F2-layer response to eruptive solar events-caused geomagnetic disturbances over Hungary during the maximum of the solar cycle 24: A case study. Adv. Space Res. 2018, vol.  61, iss. 5, pp. 1230–1243. DOI: 10.1016/j.asr.2017.12.021. Chernigovskaya M.A., Ratovsky K.G., Zherebtsov G.A., et al. Ionospheric response over the high and middle latitude regions of Eurasia according to ionosonde data during the severe magnetic storm in March 2015. Sol.-Terr. Phys. 2024, vol. 10, iss. 4, pp. 51–64. DOI: 10.12737/stp-104202406 Berényi K.A., Heilig B., Urbář J., et al. Comprehensive analysis of the ionospheric response to the largest geomagnetic storms from solar cycle 24 over Europe. Front. Astron. Space Sci. 2023, vol. 10, pp. 1–22. DOI: 10.3389/fspas.2023.1092850. Danilov A.D. Ionospheric F-region response to geomagnetic disturbances. Adv. Space Res. 2001, vol. 52, iss. 5, pp. 441–449. DOI: 10.1016/S1364-6826(00)00175-9. Chen Y., Liu L., Le H., et al. Responding trends of ionospheric F₂‑layer to weaker geomagnetic activities. J. Space Weather Space Climate. 2022, vol.  12, no. 6, pp.  1–12. DOI: 10.1051/swsc/2022005. Danilov A.D. Reaction of F region to geomagnetic disturbances (Review). Heliogeophys. Res. 2013, iss. 5, pp. 1–33. (In Russian). Danilov A.D. Ionospheric F-region response to geomagnetic disturbances. Adv. Space Res. 2001, vol. 52, iss. 5, pp. 441–449. DOI: 10.1016/S1364-6826(00)00175-9. Danilov A.D., Konstantinova A.V. Long-term variations in the parameters of the middle and upper atmosphere and ionosphere. Geomagnetism and Aeronomy. 2020, vol. 60, iss. 4, pp. 397–420. DOI: 10.1134/S0016793220040040. Danilov A.D., Konstantinova A.V. Long-term variations in the parameters of the middle and upper atmosphere and ionosphere. Geomagnetism and Aeronomy. 2020, vol. 60, iss. 4, pp. 397–420. DOI: 10.1134/S0016793220040040 Forbes J.M., Palo S.E., Zhang X. Variability of the ionosphere. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2000, vol. 62, iss. 8, pp. 685–693. DOI: 10.1016/S1364-6826(00)00029-8. Forbes J.M., Palo S.E., Zhang X. Variability of the ionosphere. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2000, vol. 62, iss. 8, pp. 685–693. DOI: 10.1016/S1364-6826(00)00029-8. Kumar A., Kumar S. Space weather effects on the low latitude D‑region ionosphere during solar minimum. Earth, Planets and Space. 2014, vol.  66, pp.  1–10. DOI: 10.1186/1880-5981-66-76. Kumar A., Kumar S. Space weather effects on the low latitude D‑region ionosphere during solar minimum. Earth, Planets and Space. 2014, vol.  66, pp.  1–10. DOI: 10.1186/1880-5981-66-76. Ratovsky K.G., Klimenko M.V., Klimenko V.V., et al. After-effects of geomagnetic storms: Statistical analysis and theoretical explanation. Sol.-Terr. Phys. 2018, vol. 4, iss. 4, pp. 32–42. DOI: 10.12737/stp44201804. Sidorenko K.A., Vasenina A.A., Kondratyev A.N. Improving forecasting accuracy the F2-layer peak characteristics using artificial neural network. Adv. Space Res. 2023, vol. 71, iss. 8, pp. 3373–3381. DOI: 10.1016/j.asr.2022.12.006. Sidorenko K.A., Vasenina A.A., Kondratyev A.N. Improving forecasting accuracy the F2-layer peak characteristics using artificial neural network. Adv. Space Res. 2023, vol. 71, iss. 8, pp. 3373–3381. DOI: 10.1016/j.asr.2022.12.006. Solomon S., Qian L., Burns A. The anomalous ionosphere between solar cycles 23 and 24. J. Geophys. Res.: Space Phys. 2013, vol.  118, iss. 10, pp. 6524‑6535. DOI: 10.1002/jgra.50561. Solomon S., Qian L., Burns A. The anomalous ionosphere between solar cycles 23 and 24. J. Geophys. Res.: Space Phys. 2013, vol. 118, iss. 10, pp. 6524–6535. DOI: 10.1002/jgra.50561. URL: https://giro.uml.edu/didbase/ (дата обращения 15 сентября 2025 г.). URL: https://giro.uml.edu/didbase/ (accessed September 15, 2025). URL: https://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/dstdir/index.html (дата обращения 15 сентября 2025 г.) URL: https://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/dstdir/index.html (accessed September 15, 2025)