WD IZMIRAN
Kaliningrad, Russian Federation
Kaliningrad, Kalinigrad, Russian Federation
Kaliningrad, Russian Federation
Kaliningrad, Russian Federation
The paper presents observations of atmospheric and ionospheric parameters during strong meteorological disturbances (storms) in the Kaliningrad region. The critical frequency of the F2 layer (foF2) and the total electron content (TEC) were observed at the station Kaliningrad (20 °E, 54.20 °N). Atmospheric pressure and wind were taken to be the atmospheric parameters under study. The analysis of ionospheric observations has shown that during meteorological storms the amplitude of diurnal variations in TEC decreases to 50 %; and in foF2, to 15 % as compared to quiet days. The revealed changes in ionospheric conditions during meteorological storms are regularly registered and represent a characteristic feature of the meteo-rological effect on the ionosphere.
acoustic-gravity waves, ionosphere, total electron content, meteorological disturbances, storms
ВВЕДЕНИЕ
Метеорологические процессы являются важным источником генерации акустико-гравитационных волн (АГВ) в атмосфере. По результатам многочисленных экспериментальных и теоретических исследований различные динамические процессы в нижней атмосфере и на поверхности Земли, связанные, например, с метеорологическими, сейсмологическими и другими событиями, оказывают существенное влияние на состояние ионосферы. Оценки этого влияния приведены в работах работах [Altadill et al., 2001; Sauli, Boska, 2001a; Lastovicka, Sauli, 1999; Fritts, Alexander, 2003]. В частности, изменения структуры ионосферных вариаций в периоды метеорологических возмущений анализируются в работах [Chernigovskaya et al., 2015; Sauli, Boska, 2001b; Vadas, Liu, 2009; Sindelarova et al., 2009; Polyakova, Perevalova, 2013].
Сильные метеорологические штормы являются климатической особенностью Калининградского региона, что позволяет выделить изменения состояния ионосферы, обусловленные метеорологическими эффектами.
Цель настоящей работы заключается в исследовании возмущений ионосферных параметров, возникающих в периоды метеорологических штормов, и выявлении их характерных признаков по наблюдениям на ст. Калининград.
СУТОЧНЫЕ ВАРИАЦИИ АТМОСФЕРНЫХ И ИОНОСФЕРНЫХ ПАРАМЕТРОВ В ПЕРИОД МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОГО ШТОРМА
Для исследования ионосферной динамики в условиях метеорологических возмущений были выбраны периоды, в течение которых отмечались наиболее сильные метеорологические штормы на территории Калининградской области.
Анализ ионосферных данных выполнен по наблюдениям критической частоты F2-слоя (foF2) и полного электронного содержания (ПЭС) на ст. Калининград. Методики определения foF2 по наблюдениям ионозонда «Парус» и ПЭС на основе анализа сигналов навигационных спутников ГНСС представлены в работах [Karpenko, Manaenkova, 1996; Baran et al., 1997]. Данные о метеорологической обстановке получены в базе данных [www.rp5.ru].
Основное внимание уделено быстро развивающимся метеорологическим возмущениям, сопровождающимся сильными порывами ветра, достигающими 6-8 баллов по шкале Бофорта. Как правило, продолжительность таких штормов в Калининградском регионе не превышает двух дней. С целью выделения характерных особенностей ионосферных возмущений, возникающих в условиях метеорологических штормов, рассматривался период наблюдений ±5 сут от даты шторма. В качестве анализируемых метеопараметров рассматривались суточные вариации атмосферного давления P0 на уровне станции и максимальных значений скорости ветра на высоте 10 м - параметр FF3, который измеряется каждые 3 ч на метеорологической станции. Для уменьшения влияния геомагнитных факторов на вариации параметров ионосферы выбирались метеорологические возмущения на фоне спокойных геомагнитных условий.
1. Altadill D., Apostolov E.M., Solé J.G., Jacobi Ch. Origin and development of vertical propagating oscillations with periods of planetary waves in the ionospheric F region. Physics and Chemistry of the Earth. Part C: Solar, Terrestrial & Planetary Science. 2001, vol. 26, iss. 6, pp. 387-393. DOI:https://doi.org/10.1016/S1464-1917(01)00019-8.
2. Baran L.W., Shagimuratov I.I., Tepenitzina N.J. The Use of GPS for Ionospheric Studies. Artificial satellites. J. Planetary Geodesy. 1997, vol. 32, no. 1, pp. 49-60.
3. Chernigovskaya M.A., Shpynev B.G., Ratovsky K.G. Meteorological effects of ionospheric disturbances from vertical radio sounding data. J. Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 2015, vol. 11, iss. 22, pp. 235-243. DOI: 10.1016/ j.jastp.2015.07.006.
4. Fritts D.C., Alexander M.J. Gravity wave dynamics and effects in the middle atmosphere. Rev. Geophys. 2003, vol. 41, iss.1, pp. 3-64. DOI:https://doi.org/10.1029/2001RG000106.
5. Karpenko A.L., Manaenkova N.I. Nonlinear time series analysis of the ionospheric measurements Geologishe Rundshau. 1996, vol. 85, no. 1. pp. 124-129.
6. Karpov I.V., Kshevetskii S.P. Mechanism of formation of large scale disturbances in the upper atmosphere from AGW sources on Earth’s surface. Geomagnetizm i Aeronomiya [Geomagnetism and Aeronomy]. 2014, vol. 54, no. 4, pp. 553-562. DOI: 10.1134/ S0016793214040173 (in Russian).
7. Lastovicka J., Sauli P. Are planetary wave type oscillations in the F2 region caused by planetary wave modulation of upward propagating tides? Adv. Space Res. 1999, vol. 24, iss. 11, pp. 1473-1476. DOI:https://doi.org/10.1016/S0273-1177(99)00708-5.
8. Polyakova A.S., Perevalova N.P. Comparative analysis of TEC disturbances over tropical cyclone zones in the north-west Pacific ocean. Adv. Space Res. (including COSPAR Information Bulletin). 2013. vol. 52, iss. 8, pp. 1416-1426. DOI:https://doi.org/10.1016/j.asr.2013.07.029.
9. Sauli P., Boska J. Observations of gravity waves of meteorological origin in the F-region ionosphere. Physics and Chemistry of the Earth. Part C: Solar, Terrestrial & Planetary Science. 2001a, vol. 26, iss. 6, pp. 425-428. DOI:https://doi.org/10.1016/S1464-1917(01)00024-1.
10. Sauli P., Boska J. Tropospheric events and possible related gravity wave activity effects on the ionosphere. J. Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 2001b, vol. 63, iss. 9, pp. 945-950. DOI:https://doi.org/10.1016/S1364-6826(00)00205-4.
11. Sindelarova T., Buresova D., Chum J., Hruska F. Doppler observations of infrasonic waves of meteorological origin at ionospheric heights. Adv. Space Res. 2009, vol. 43, pp. 1644-1651. DOI:https://doi.org/10.1016/j.asr.2008.08.022; 2009.
12. Vadas S.L., Liu H.-L. Generation of large-scale gravity waves and neutral winds in the thermosphere from the dissipation of convectively generated gravity waves. J. Geophys. Res. Space Phys. 2009, vol. 114, A10310. DOI: 10.1029/ 2009JA014108.
13. URL: http://www.rp5.ru (accessed December 8, 2015)
