Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
Санкт-Петербург, Россия
Санкт-Петербург, Россия
Якутск, Россия
Новосибирск, Россия
Паратунка, Россия
Екатеринбург, Россия
Москва, Россия
Калининград, Калининградская область, Россия
Исследованы пространственно-временные вариации ионосферных параметров над регионами Евразии в период экстремальной магнитной бури в мае 2024 г. на основе анализа данных цепей высоко- и среднеширотных ионозондов. Анализ ионосферных параметров позволил отметить сильные широтные и долготные различия в вариациях анализируемых параметров в спокойных условиях до начала магнитной бури и во время ее развития. Практически сразу после начала бури в 17:00 UT 10 мая 2024 г. по данным всех ионозондов зарегистрировано резкое падение электронной концентрации на высоте максимума F2-слоя независимо от местного времени в пункте измерения. Ионозонды высокоширотной цепи показывали полное отсутствие данных (блэкаут радиосигналов) на главной и ранней восстановительной фазах бури вплоть до вечера 12 мая 2024 г., т.е. более полутора суток. Дополнительные всплески геомагнитной активности на восстановительной фазе бури также сопровождались существенными продолжительными уменьшениями электронной концентрации по измерениям ионозондов на всех долготах Евразии. Восстановление ионизации ионосферы началось 14–15 мая на всех долготах средне- и высокоширотного региона Евразии. Длительное, охватывающее огромную территорию среднеширотной Евразии отрицательное возмущение электронной концентрации было вызвано чрезвычайным, катастрофическим падением отношения [О]/[N2], зарегистрированным по данным инструмента GUVI на спутнике TIMED, практически в течение трех суток в период супербури. Реакция состава термосферного нейтрального газа на процессы, развивавшиеся в высоких широтах Северного полушария 10–15 мая 2024 г., была глобальной, с проникновением термосферного возмущения практически на всех долготах вплоть до приэкваториальных широт (~10° N) и с очень низким значениями отношения [О]/[N2]~0.1÷0.4. Выявлены существенные различия в пространственно-временных вариациях состава термосферного нейтрального газа в периоды самых экстремальных геомагнитных бурь текущего 21-го столетия - в мае 2024 г. и октябре–ноябре 2003 г. Магнитная супербуря в мае 2024 г. характеризовалась намного большей геоэффективностью, чем супербури в октябре–ноябре 2003 г., и реакция ионосферы на нее существенно различалась на разных долготах и широтах Северного полушария.
средне- и высокоширотная ионосфера, цепи ионозондов, геомагнитная буря, вариации ионосферных параметров
1. Выставной В.М., Макарова Л.Н., Широчков А.В., Егорова Л.В. Исследования высокоширотной ионосферы методом вертикального зондирования с использованием современного цифрового ионозонда CADI. Гелиогеофизические исследования. 2013, вып. 4, с. 1–10.
2. Данилов А.Д. Реакция области F на геомагнитные возмущения (обзор). Гелиогеофизические исследования. 2013, вып. 5, с. 1–33.
3. Деминов М.Г., Шубин В.Н. Эмпирическая модель положения главного ионосферного провала. Геомагнетизм и аэрономия. 2018, т. 58, № 3, с. 366–373. DOI:https://doi.org/10.7868/S0016794018030070.
4. Калишин А.С., Благовещенская Н.Ф., Трошичев О.А., Франк-Каменецкий А.В. ФГБУ «ААНИИ». Геофизические исследования в высоких широтах. Вестник РФФИ. Антарктида и Арктика: Полярные исследования. 2020, № 3-4 (107-108), с. 60–74. DOI:https://doi.org/10.22204/2410-4639-2020-106-107-3-4-60-78.
5. Карпачев А.Т. Зависимость формы ГИП от долготы, высоты, сезона, местного времени, солнечной и магнитной активности. Геомагнетизм и аэрономия. 2003, т. 43, № 2, с. 256–269.
6. Мамруков А.П., Халипов В.Л., Филиппов Л.Д. и др. Геофизическая информация по наклонным радиоотражениям в высоких широтах и их классификация. Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2000, вып. 111, с. 14–27.
7. Подлесный А.В., Брынько И.Г., Куркин В.И. и др. Многофункциональный ЛЧМ-ионозонд для мониторинга ионосферы. Гелиогеофизические исследования. 2013, вып. 4, с. 24–31.
8. Поляков В.М., Щепкин Л.А., Казимировский Э.С., Кокоуров В.Д. Ионосферные процессы. Новосибирск: Наука, 1968, 535 с.
9. Пономарчук С.Н., Золотухина Н.А., Куркин В.И. и др. Эффекты магнитной бури 10–13 мая 2024 г. в Азиатском регионе России по данным зондирования ионосферы непрерывным ЛЧМ-сигналом. Солнечно-земная физика. 2025, т. 11, № 4, с. 17–32. DOI:https://doi.org/10.12737/szf-114202504 / Ponomarchuk S.N., Zolotukhina N.A., Kurkin V.I., et al. The effects of magnetic storm on May 10–13, 2024 in the Asian region on Russia from ionospheric sounding with a continuous chirp signal. Sol.-Terr. Phys. 2025, vol. 11, iss. 4, pp. 14–28. DOI:https://doi.org/10.12737/stp-114202504.
10. Ратовский К.Г., Клименко М.В., Клименко В.В. и др. Эффекты последействий геомагнитных бурь: статистический анализ и теоретическое объяснение. Солнечно-земная физика. 2018, т. 4, № 4, с. 32–42. DOI:https://doi.org/10.12737/szf-44201804 / Ratovsky K.G., Klimenko M.V., Klimenko V.V., Chirik N.V., et al. Aftereffects of geomagnetic storms: statistical analysis and theoretical explanation. Sol.-Terr. Phys. 2018, vol. 4, iss. 4, pp. 26–32. DOI:https://doi.org/10.12737/stp-44201804.
11. Черниговская М.А., Ясюкевич А.С., Хабитуев Д.С. Долготная изменчивость ионосферы Северного полушария во время магнитных бурь в марте 2012 г. по данным ионозондов и GPS/ГЛОНАСС. Солнечно-земная физика. 2023, т. 9, № 4, с. 108–112. DOI:https://doi.org/10.12737/szf-94202313 / Chernigovskaya M.A., Yasyukevich A.S., Khabituev D.S. Ionospheric longitudinal variability in the Northern Hemisphere during magnetic storms in March 2012 from ionosonde and GPS/GLONASS data. Sol.-Terr. Phys. 2023, vol. 9, iss. 4, pp. 99–110. DOI:https://doi.org/10.12737/stp-94202313.
12. Черниговская М.А., Сетов А.Г., Ратовский К.Г. и др. Изменчивость ионизации ионосферы над Евразией по данным цепи высокоширотных ионозондов во время экстремальных магнитных бурь 2015 г. Солнечно-земная физика. 2024а, т. 10, № 2, с. 38–52. DOI:https://doi.org/10.12737/szf-102202404 / Chernigovskaya M.A., Setov A.G., Ratovsky K.G., et al. Variability of ionospheric ionization over Eurasia according to data from a high-latitude ionosonde chain during extreme magnetic storms in 2015. Sol.-Terr. Phys. 2024a, vol. 10, iss. 2, pp. 34–47. DOI:https://doi.org/10.12737/stp-102202404.
13. 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. 2024б, т. 10, № 4, с. 51–64. DOI:https://doi.org/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. 2024b, vol. 10, iss. 4, pp. 46–58. DOI:https://doi.org/10.12737/stp-104202406.
14. Черниговская М.А., Ратовский К.Г., Сетов А.Г. и др. Пространственно-временная изменчивость параметров ионосферы над Евразией средних и высоких широт в период супербури в мае 2024 г. Геомагнетизм и аэрономия. 2026. т. 66, № 1, с. 45–78.
15. Ясюкевич Ю.В., Васильев Р.В., Рубцов А.В. и др. Экстремальная магнитная буря 10–19 мая 2024 г.: взаимодействие нейтральной и заряженной компонент верхней атмосферы и воздействие на радиотехнические системы. Доклады академии наук. Науки о Земле. 2025, т. 521, № 1, с. 122–134. DOI:https://doi.org/10.1134/S1028334X24604978.
16. Aladjev G.A., Evstafiev O.V., Mingalev V.S., et al. Interpretation of ionospheric F-region structures in the vicinity of ionization trough observed by satellite radio tomography. Ann. Geophys. 2001, vol. 19, pp. 25–36.
17. 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:https://doi.org/10.1029/2004RS003179.
18. Astafyeva E.I. Dayside ionospheric uplift during strong geomagnetic storms as detected by the CHAMP, SAC-C, TOPEX and Jason-1 satellites. Adv. Space Res. 2009, vol. 43, pp. 1749–1756. DOI:https://doi.org/10.1016/j.asr.2008.09.036.
19. Berger T.E., Dominique M., Lucas G., et al. The thermosphere is a drag: the 2022 Starlink incident and the threat of geomagnetic storms to low earth orbit space operations. Space Weather. 2023, vol. 21, iss. 3, pp. 1–15. DOI:https://doi.org/10.1029/2022SW003330.
20. Blanch E., Altadill D., Boška J., et al. November 2003 event: effects on the Earth’s ionosphere observed from ground-based ionosonde and GPS data. Ann. Geophys. 2005, vol. 23, iss. 9, pp. 3027–3034.
21. Bojilova R., Mukhtarov P., Pancheva D. Global ionospheric response during extreme geomagnetic storm in May 2024. Remote Sens. 2024, vol. 16, iss. 21, 4046. DOI:https://doi.org/10.3390/rs16214046.
22. Buonsanto M.J. Ionospheric storms — a review. Space Sci. Rev. 1999, vol. 88, pp. 563–601. DOI:https://doi.org/10.1023/A:1005107532631.
23. Burešová D., Laštovička J., de Franceschi G. Manifestation of strong geomagnetic storms in the ionosphere above Europe. Space Weather. Springer, 2007, pp. 185–202. DOI:https://doi.org/10.1007/1-4020-5446-7_17.
24. Chernigovskaya M.A., Shpynev B.G., Yasyukevich A.S., et al. Longitudinal variations of geomagnetic and ionospheric parameters in the Northern Hemisphere during magnetic storms according to multi-instrument observations. Adv. Space Res. 2021, vol. 67, iss. 2, pp. 762–776. DOI:https://doi.org/10.1016/j.asr.2020.10.028.
25. Chernyshov A.A., Klimenko M.V., Nosikov I.A., et al. Effects in the upper atmosphere and ionosphere in the subauroral region during Victory Day 2024 geomagnetic storm (May 10–12, 2024). Adv. Space Res. 2025, vol. 76, iss. 12, pp. 7325–7350. DOI:https://doi.org/10.1016/j.asr.2025.02.015.
26. Christensen A.B., Paxton L.J., Avery S., et al. Initial observations with the Global Ultraviolet Imager (GUVI) on the NASA TIMED satellite mission. J. Geophys. Res. 2003, vol. 108, iss. A12, 1451. DOI:https://doi.org/10.1029/2003JA009918.
27. Danilchuk E., Yasyukevich Y., Vesnin A., et al. Impact of the May 2024 Extreme Geomagnetic Storm on the Ionosphere and GNSS Positioning. Remote Sens. 2025, vol. 17, 1492. DOI:https://doi.org/10.3390/rs17091492.
28. Danilov A.D. Long-term trends of foF2 independent on geomagnetic activity. Ann. Geophys. 2003, vol. 21, iss. 5, pp. 1167–1176. DOI:https://doi.org/10.5194/angeo-21-1167-2003.
29. Enell C.-F., Kozlovsky A., Turunen T., et al. Comparison between manual scaling and Autoscala automatic scaling applied to Sodankylä Geophysical Observatory ionograms. Geosci. Instrum. Method. Data System. 2016, vol. 5, pp. 53–64. DOI:https://doi.org/10.5194/gi-5-53-2016.
30. Gopalswamy N., Yashiro S., Michalek G., et al. Solar source of the largest geomagnetic storm of cycle 23. Geophys. Res. Lett. 2005, vol. 32, iss. 12, L12S09. DOI:https://doi.org/10.1029/2004GL021639.
31. Grandin M., Bruus E., Ledvina V.E., et al. The geomagnetic superstorm of 10 May 2024: Citizen science observations. EGUsphere [preprint]. 2024. DOI:https://doi.org/10.5194/egusphere-2024-2174.
32. Habarulema J.B., Katamzi Z.T., Yizengaw E., et al. Sim-ultaneous storm time equatorward and poleward large-scale TIDs on a global scale. Geophys. Res. Lett. 2016, vol. 43, pp. 6678–6686. DOI:https://doi.org/10.1002/2016GL069740.
33. Hayakawa H., Ebihara Y., Mishev A., et al. The solar and geomagnetic storms in May 2024: A flash data report. Astrophys. J. 2025, vol. 979, 49. DOI:https://doi.org/10.3847/1538-4357/ad9335.
34. Kane R.P. Ionospheric foF2 anomalies during some intense geomagnetic storms. Ann. Geophys. 2005, vol. 23, pp. 2487–2499. DOI:https://doi.org/10.5194/angeo-23-2487-2005.
35. Karpachev A. Sub-auroral, mid-latitude, and low-latitude troughs during severe geomagnetic storms. Remote Sens. 2021, vol. 13, no. 3, 534. DOI:https://doi.org/10.3390/rs13030534.2021.
36. Klimenko M.V., Klimenko V.V., Ratovsky K.G., et al. Numerical modeling of ionospheric effects in the middle- and low-latitude F region during geomagnetic storm sequence of 9–14 September 2005. Radio Sci. 2011, vol. 46, RS0D03. DOI: 10.1029/ 2010RS004590.
37. Klimenko M.V., Klimenko V.V., Despirak I.V., et al. Disturbances of the thermosphere-ionosphere-plasmasphere system and auroral electrojet at 30° E longitude during the St. Patrick’s Day geomagnetic storm on 17–23 March 2015. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2018, vol. 180, pp. 78–92. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2017.12.017.
38. Krasheninnikov I., Pezzopane M., Scotto C. Application of Autoscala to ionograms recorded by the AIS-Parus ionosonde. Computers and Geosciences. 2010, vol. 36, pp. 628–635. DOI:https://doi.org/10.1016/j.cageo.2009.09.013.
39. Kwak Y.S., Kim J.H., Kim S., et al. Observational Overview of the May 2024 G5-Level Geomagnetic Storm: From Solar Eruptions to Terrestrial Consequences. J. Astron. Space Sci. 2024, vol. 41, iss. 3, pp. 171–194. DOI:https://doi.org/10.5140/JASS.2024.41.3.171.
40. Laštovička J. Monitoring and forecasting of ionospheric space weather effects of geomagnetic storms. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2002, vol. 64, pp. 697–705. DOI:https://doi.org/10.1016/S1364-6826(02)00031-7.
41. Liou K., Newell P.T., Anderson B.J., et al. Neutral composition effects on ionospheric storms at middle and low latitudes. J. Geophys. Res. 2005, vol. 110, A05309. DOI:https://doi.org/10.1029/2004JA010840.
42. Loewe C.A., Prölss G.W. Classification and mean behavior of magnetic storms. J. Geophys. Res. 1997, vol. 102, iss. A7, pp. 14,209–14,213.
43. MacDougall J.W., Grant I.F., Shen X. The Canadian Advanced Digital Ionosonde: Design and results. Ionosonde Networks and Stations. WDC a for Solar-Terrestrial Physics Report UAG-104. Boulder, 1995, pp. 21–27.
44. Matsushita S. A study of the morphology of ionospheric storms. J. Geophys. Res. 1959, vol. 64, iss. 3, pp. 305–321. DOI:https://doi.org/10.1029/JZ064i003p00305.
45. Mayr H.G., Volland H. Magnetic storm effects in the neutral composition. Planet. Space Sci. 1972, vol. 20, pp. 379–393. DOI:https://doi.org/10.1016/0032-0633(72)90036-0.
46. Mendillo M. Storms in the ionosphere: Patterns and processes for total electron content. Rev. Geophys. 2006, vol. 44, RG4001. DOI:https://doi.org/10.1029/2005RG000193.
47. Mikhailov A.V. Ionospheric F2-layer storms. Física de la Tierra. 2000, vol. 12, pp. 223–262.
48. Namgaladze A.A., Korenkov Yu.N., Klimenko V.V., et al. Global model of the thermosphere–ionosphere–protonosphere system. PAGEOPH. 1988, vol. 127, no. 2/3, pp. 219–254. DOI:https://doi.org/10.1007/BF00879812.
49. Newell P.T., Liou K., Zhang Y., et al. OVATION Prime-2013: Extension of auroral precipitation model to higher disturbance levels. Space Weather. 2014, vol. 12, pp. 368–379. DOI:https://doi.org/10.1002/2014SW001056.
50. Prölss G.W. Ionospheric F-region storms. Handbook of atmospheric electrodynamics. CRC Press, Boca Raton, 1995, vol. 2, ch. 8, pp. 195–248.
51. Prölss G.W., Werner S. Vibrationally excited nitrogen and oxygen and the origin of negative ionospheric storms. J. Geophys. Res. 2002, vol. 107, A2, 1016. DOI:https://doi.org/10.1029/2001JA900126.
52. Ratovsky K.G., Klimenko M.V., Yasyukevich Y.V., et al. Statistical analysis and interpretation of high-, mid-and low-latitude responses in regional electron content to geomagnetic storms. Atmosphere. 2020, vol. 11, iss. 12, 1308. DOI:https://doi.org/10.3390/atmos11121308.
53. Reinisch B.W., Haines D.M., Bibl K., et al. Ionospheric sound-ing support of over-the-horizon radar. Radio Sci. 1997, vol. 32, iss. 4, pp. 1681–1694. DOI:https://doi.org/10.1029/97RS00841.
54. Rishbeth H. How the thermospheric circulation affects the ionospheric F2-layer. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 1998, vol. 60, pp. 1385–1402. DOI:https://doi.org/10.1016/S1364-6826(98)00062-5.
55. Rodger A.S., Moffett R.J., Quegan S. The role of ion drift in the formation of ionisation troughs in the mid- and high-latitude ionosphere — a review. J. Atmos. Terr. Phys. 1992, vol. 54, pp. 1–30. DOI:https://doi.org/10.1016/0021-9169(92)90082-V.
56. Seaton M.J. A possible explanation of the drop in F-region critical densities accompanying major ionospheric storms. J. Atmos. Terr. Phys. 1956, vol. 8, pp. 122–124. DOI:https://doi.org/10.1016/0021-9169(56)90102-7.
57. Shpynev B.G., Zolotukhina N.A., Polekh N.M., et al. The ionosphere response to severe geomagnetic storm in March 2015 on the base of the data from Eurasian high-middle latitudes ionosonde chain. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2018, vol. 180, pp. 93–105. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2017.10.014.
58. Spogli L., Alberti T., Bagiacchi P., et al. The effects of the May 2024 Mother’s Day superstorm over the Mediterranean sector: from data to public communication. Ann. Geophys. 2024, vol, 67, iss. 2, PA218. DOI:https://doi.org/10.4401/ag-9117.
59. Sugiura M., Kamei T. Equatorial Dst index 1957–1986. IAGA bull. 40. Saint-Maur-des-Fosses: ISGI Publication Office, 1991. 14 p.
60. SWPC PRF 2541, 13 May 2024 – The NOAA SWPC (Space Weather Prediction Center) PRF (Preliminary Report and Forecast) 2541 issued on 13 May 2024. ftp://ftp.swpc.noaa.gov/pub/warehouse (дата обращения 3 октября 2025 г.).
61. Themens D.R., Elvidge S., McCaffrey A., et al. The high latitude ionospheric response to the major May 2024 geomagnetic storm: A synoptic view. Geophys. Res. Lett. 2024, vol. 51, iss. 19, e2024GL111677. DOI:https://doi.org/10.1029/2024GL111677.
62. Troshichev O.A., Sormakov D.A. PC index as a proxy of the solar wind energy that entered into the magnetosphere: 3. Development of magnetic storms. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2018, vol. 180, pp. 60–77. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2017.10.012.
63. Tsurutani B., Mannucci A., Iijima B., et al. Global dayside ionospheric uplift and enhancement associated with interplanetary electric fields. J. Geophys. Res. 2004, vol. 109, A08302. DOI:https://doi.org/10.1029/2003JA010342.
64. Uma G., Brahmanandam P.S., Kakinami Y., et al. Ionospheric responses to two large geomagnetic storms over Japanese and Indian longitude sectors J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2012, vol. 74, pp. 94–110. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2011.10.001.
65. URL: https://giro.uml.edu/didbase/scaled.php (дата обращения 3 октября 2025 г.).
66. URL: https://www.sgo.fi/Data/Ionosonde/ionData.php (дата обращения 3 октября 2025 г.).
67. URL: http://guvitimed.jhuapl.edu/guvi-galleryl3on2 (дата обращения 3 октября 2025 г.).
68. URL: https://www.swpc.noaa.gov/noaa-scales-explanation (дата обращения 3 октября 2025 г.).
69. URL: https://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/wdc/Sec3.html (дата обращения 3 октября 2025 г.).
70. URL: http://www.wdcb.ru/stp/geomag/geomagn_PC_ind.ru.html (дата обращения 3 октября 2025 г.).
71. URL: http://www.wdcb.ru/stp/data/solar.act/flux10.7/daily/ (дата обращения 3 октября 2025 г.).
72. URL: https://guvitimed.jhuapl.edu/guvi/ (дата обращения 3 октября 2025 г.).
73. URL: http://spidr2.ngdc.noaa.gov/spidr/ (дата обращения 30 мая 2025 г.).
74. URL: https://ssusi.jhuapl.edu/gal_edr-aur_cs (дата обращения 30 мая 2025 г.).
75. URL: http://ckp-rf.ru/ckp/3056/ (дата обращения 3 октября 2025 г.).
76. URL: https://www.ukssdc.ac.uk (дата обращения 3 октября 2025 г.).
77. URL: https://rscf.ru/project/25-17-00187/ (дата обращения 3 октября 2025 г.).
