Solar-Terrestrial Physics Solar-Terrestrial Physics Солнечно-земная физика 2712-9640 104611 10.12737/szf-122202605 nddtca Результаты исследований Results of current research Результаты исследований Seasonal variations in daily maximum of electron density in the F2 ionospheric layer depending on solar activity according to the Tomsk ionospheric station data Сезонные вариации дневного максимума электронной концентрации слоя F2 ионосферы в зависимости от солнечной активности по данным Томской ионосферной станции Колесник Сергей Анатольевич Kolesnik Sergey Anatol'evich serkol@mail.tsu.ru Борисевич Алексей Николаевич Borisevich Alexei Nikolaevich aborisevich77@gmail.com Томский государственный университет Tomsk State University ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» Красноярск Россия Federal Research Center “Krasnoyarsk Science Center SB RAS” Krasnoyarsk Russian Federation 12 2 47 53 25 09 2025 22 12 2025 https://naukaru.ru/en/nauka/article/104611/view

В работе проведен анализ вариаций максимума электронной концентрации NmF2 слоя F2 ионосферы по данным Томской ионосферной станции с 1947 по 2024 г. Этот период включает восемь 11-летних циклов солнечной активности; цель проведенного анализа — выявление сезонных изменений дневных максимумов NmF2 в среднеширотной ионосфере и их связь с солнечной активностью. Построены сезонно-суточные вариации NmF2 отдельно для низких и высоких уровней солнечной активности. Для каждого месяца года рассчитаны линейные и квадратичные модели регрессионной зависимости дневных максимумов NmF2 от индекса F10.7. Вычислены регрессионные модели для месячных медиан и ежесуточных значений дневных максимумов NmF2. Приведены количественные сравнения и факторы ограничений этих моделей для разного типа агрегации данных.

The paper analyzes variations in the maximum electron density of the F2 ionospheric layer (NmF2), using data from the Tomsk ionospheric station for the period from 1947 to 2024, including seven 11-year solar cycles, with the aim of identifying seasonal changes in daily NmF2 maxima in the mid-latitude ionosphere and their relationship with solar activity. Seasonal-daily variations of NmF2 were constructed separately for low and high solar activity levels. Linear and quadratic models of the regression dependence of the NmF2 daily values on the F10.7 index are calculated for each month of the year. Regression models are computed for both monthly medians and daily data. Quantitative comparisons and resistance factors of different models for different types of data aggregation are given.

 солнечная активность ионосферный слой F2 регрессионные модели solar activity F2 layer regression models

Гивишвили Г.В., Лещенко Л.Н. Долговременные тренды свойств ионосферы и термосферы средних широт. Докл. РАН. 1993, т. 333, № 1, с. 86–89. Givishvili G.V., Leshchenko L.N. Long-term trends in the properties of mid-latitudal ionosphere and thermosphere. Doklady of RAS [Rep. AS Russia]. 1993, vol. 333, iss. 1, pp. 86–89. (In Russian). Данилов А.Д., Константинова А.В. Долговременные вариации параметров средней и верхней атмосферы и ионосферы (обзор). Геомагнетизм и аэрономия. 2020, т. 60, № 4, с. 411–435. https://doi.org/10.31857/S0016794020040045. Danilov A.D., Konstantinova A.V. Long-term variations in the parameters of the middle and upper atmosphere and ionosphere (review). Geomagnetism and Aeronomy. 2020, vol. 60, iss. 4, pp. 397–420. https://doi.org/10.1134/S0016793220040040. Жеребцов Г.А., Ратовский К.Г., Медведева И.В. Долговременные вариации максимума электронной концентрации и температуры области мезопаузы: зависимости от солнечной, геомагнитной и атмосферной активности, долговременные тренды. Солнечно-земная физика. 2024, т. 10, № 4, с. 5–16. https://doi.org/10.12737/szf-104202401 / Zherebtsov G.A., Ratovsky K.G., Medvedeva I.V. Long-term variations in peak electron density and temperature of mesopause region: Dependence on solar, geomagnetic, and atmospheric activities, long-term trends. Sol.-Terr. Phys. 2024, vol. 10, iss. 4, pp. 3–13. https://doi.org/10.12737/stp-104202401. Zherebtsov G.A., Ratovsky K.G., Medvedeva I.V. Long-term variations in peak electron density and temperature of mesopause region: Dependence on solar, geomagnetic, and atmospheric activities, long-term trends. Sol.-Terr. Phys. 2024, vol. 10, iss. 4, pp. 3–13. https://doi.org/10.12737/stp-104202401. Иванов–Холодный Г.С., Никольский Г.М. Солнце и ионосфера. Коротковолновое излучение Солнца и его воздействие на ионосферу. М.: Наука, 1969, 455 с. Ivanov-Kholodnyi G.S., Nikolskyi G.M. The Sun and the Ionosphere. Shortwave Radiation of the Sun and its Impact on the Ionosphere. Moscow, Nauka Publ., 1969, 455 p. (In Russian). Костюкевич С.М., Цыбиков Б.Б. Долгопериодные вариации параметров слоя F2 ионосферы по данным Томской ионосферной станции за период 1936–2003 гг. Труды VIII Конференции молодых ученых. БШФФ-2005. Иркутск, 2005, с. 96–97. Kostukevich S.M., Tsibikov B.B. Long-term variations of parameters of the ionospheric F2 layer according to data from the Tomsk ionospheric station for the period 1936–2003. Proc. VIII Young Scientists' Conference. BSHFP 2005. Irkutsk, 2005, p. 96–97. (In Russian). Лихачев А.И. Зависимость состояния ионизации на уровне слоя F2 от поступления солнечной волновой энергии в атмосферу Земли: дисс. д-ра физ.-мат. наук. Томск, 1965, 278 с. Likhachev A.I. Dependence of the ionization state at the F2 layer level on the solar wave energy influx into the Earth's atmosphere. Doctor of Sciences Thesis. Tomsk, 1965, 278 p. (In Russian). Таращук Ю.Е., Цыбиков Б.Б. Долгопериодные тренды критических частот по данным ионосферных станций Томска и Слоу. Вестник Томского государственного университета. 2003, № 278, c. 150–153. Tarashchyk Yu.E., Tsibikov B.B. Long-term trends of critical frequencies according to data from ionospheric stations in Tomsk and Slow. Bull. Tomsk State University. 2003, no. 278, pp. 150–153. (In Russian). Ahluwalia H.S., Ygbuhay R.C. Sunspot Cycle 24 and the advent of Dalton-like Minimum. Adv. Astron. 2012. https://doi.org/10.1155/2012/126516. Ahluwalia H.S., Ygbuhay R.C. Sunspot cycle 24 and the advent of Dalton-like Minimum. Adv. Astron, 2012. https://doi.org/10.1155/2012/126516. Bauer L.A. Relation between the secular variation of the Earth’s magnetism and solar activity. Terrestrial Magnetism and Atmospheric Electricity. 1918, vol. XXIII, no. 1. Bauer L.A. Relation between the secular variation of the Earth’s magnetism and solar activity. Terrestrial Magnetism and Atmospheric Electricity. 1918, vol. XXIII, no. 1. Bilitza D. The importance of EUV indices for the international reference ionosphere. Physics and Chemistry of the Earth (C). 2000, vol. 25, pp. 515–521. Bilitza D. The importance of EUV indices for the international reference ionosphere. Physics and Chemistry of the Earth (C). 2000, vol. 25, pp. 515–521. Bremer J. Ionospheric trends in mid-latitudes as a possible indicator of the atmospheric greenhouse effect. J. Atmos. Terr. Phys. 1992, vol. 54, pp. 1505–1511. Bremer J. Ionospheric trends in mid-latitudes as a possible indicator of the atmospheric greenhouse effect. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 1992, vol. 54, pp.1505–1511. Laštovička J., Pancheva D. Changes in characteristics of planetary waves at 80–100 km over Central and Southern Europe since 1980. Adv. Space Res. 1991, vol. 11, № 3, pp. 31–34. https://doi.org/10.1016/0273-1177(91)90399-5. Laštovička J., Pancheva D. Changes in characteristics of planetary waves at 80–100 km over Central and Southern Europe since 1980. Adv. Space Res. 1991, vol. 11, no. 3, pp. 31–34. https://doi.org/10.1016/0273-1177(91)90399-5. Laštovička J., Burešová D. Relationships between foF2 and various solar activity proxies. Space Weather. 2023, vol. 21. https://doi.org/10.1029/2022SW003359. Laštovička J., Burešová D. Relationships between foF2 and various solar activity proxies. Space Weather. 2023, vol. 21. https://doi.org/10.1029/2022SW003359. Laštovička J., Mikhailov A.V., Ulich T., et al. Long-term trends in foF2: A comparison of various methods. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2006, vol. 68, iss. 17, pp. 1854–1870. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2006.02.009. Laštovička J., Mikhailov A.V., Ulich T., Elias A.G., Ortiz de Adler N., Jara V., et al. Long-term trends in foF2: A comparison of various methods. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2006, vol. 68, iss. 17, pp. 1854–1870. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2006.02.009. Liu L.B., Chen Y.D., Le H.J. Response of the ionosphere to varying solar fluxes. Upper Atmosphere Dynamics and Energetics. Geophysical Monograph. 2021, pp. 301–324. https://doi.org/10.1002/9781119815631.ch16. Liu L.B., Chen Y.D., Le H.J. Response of the ionosphere to varying solar fluxes. Upper Atmosphere Dynamics and Energetics. Geophysical Monograph. 2021, pp. 301–324. https://doi.org/10.1002/9781119815631.ch16. Richards P.G., Fennelly J.A., Torr D.G. EUVAC: A solar EUV flux model for aeronomic calculations. J. Geophys. Res.: Space Phys. 1994, vol. 99, no. A5, pp. 8981–8992. Richards P.G., Fennelly J.A., Torr D.G. EUVAC: A solar EUV flux model for aeronomic calculations. J. Geophys. Res.: Space Phys. 1994, vol. 99, № A5, pp. 8981–8992. Rishbeth H. A greenhouse effect in the ionosphere? Planet. Space Sci. 1990, vol. 38, pp. 945–948. Rishbeth H. A greenhouse effect in the ionosphere? Planetary and Space Sci. 1990, vol. 38, pp. 945–948. Roble R.G., Dickinson R.E. How will changes in carbon dioxide and methane modify the mean structure of the mesosphere and lower thermosphere? Geophys. Res. Lett. 1989. vol. 16, iss. 12, pp. 1441–1444. https://doi.org/10.1029/GL016i012p01441. Roble R.G., Dickinson R.E. How will changes in carbon dioxide and methane modify the mean structure of the mesosphere and lower thermosphere? Geophys. Res. Lett. 1989, vol. 16, iss. 12, pp. 1441–1444. https://doi.org/10.1029/GL016i012p01441. Tapping K.F. The 10.7 cm solar radio flux (F10.7). Space Weather. 2013, vol. 11, pp. 394–406. https://doi.org/10.1002/swe.20064. Tapping K.F. The 10.7 cm solar radio flux (F10.7). Space Weather. 2013, vol. 11, pp. 394–406. https://doi.org/10.1002/swe.20064.