Геофизический центр РАН
Москва, Россия
Геофизический центр РАН
Институт космических исследований
Москва, Россия
Апатиты, Россия
Если рассматривать авроральный овал как индикатор положения электроджета, то информация о положении экваториальной границы овала позволяет предсказать, на каких широтах могут наблюдаться наиболее интенсивные вариации геомагнитного поля. Эти вариации являются источником геоиндуцированных токов (ГИТ), представляющих угрозу стабильной работе электроэнергетических систем. Для оценки возможной минимальной широты аврорального овала широко используются модели Старкова-93 (C93), Auroral Precipitation Model (АРМ), и OVATION Prime (OP). Однако базы данных, на основе которых строились эти модели, не включали редкие экстремальные магнитные бури (|Dst|>400 нТл). Оценку минимальной широты экваториальной границы дискретных сияний во время экстремальных бурь предлагает статистическая модель L2025, основанная на свидетельствах очевидцев. Экстраполяции зависимостей широты экваториальной границы овала от интенсивности бури моделей С93 и AРМ при экстремальных возмущениях (|Dst|>400 нТл) расходятся с предсказаниями модели L2025. В новой версии модели распределения авроральных высыпаний APM_GEO были сняты ограничения на уровень магнитной активности по индексам AL и Dst, что дает возможность оценить положение границы высыпаний в периоды суперсуббурь и экстремальных бурь. С целью сопоставления моделей ОР и APM_GEO рассмотрена динамика аврорального овала во время бури 10–11 мая 2024 г. согласно каждой модели и для территории Российской Федерации построены карты экваториальных границ овала для различных фаз бури. Сопоставление показало, что модель ОР, управляемая параметрами межпланетной среды, существенно недооценивает широтное смещение овала по сравнению с моделью APM_GEO. Поскольку интенсивные суббури во время бурь приводят к значительному экваториальному смещению границы овала, то все крупные энергетические сети Российской Федерации могут быть подвержены влиянию ГИТ не только при экстремальных, но и при сильных магнитных бурях при наличии на их фоне интенсивных суббурь.
космическая погода, магнитные бури, геоиндуцированные токи, авроральный овал
1. Воробьев В.Г., Ягодкина О.И. Влияние магнитной активности на глобальное распределение зон авроральных вторжений. Геомагнетизм и аэрономия. 2005, т. 45, № 4, с. 467–473.
2. Воробьев В.Г., Ягодкина О.И. Динамика авроральных высыпаний в периоды сильных магнитных бурь. Геомагнетизм и аэрономия. 2007, т. 47, № 2, с. 198–205.
3. Воробьев В.Г., Сахаров Я.А., Ягодкина О.И. и др. Геоиндуцированные токи и их связь с положением западной электроструи и границами авроральных высыпаний. Труды Кольского научного центра РАН. 2018. т. 5, вып. 4, с. 16–28. https://doi.org/10.25702/KSC.2307-5252.2018.9.5.16-28.
4. Воробьев В.Г., Ягодкина О.И., Мельник М.Н., Мингалев О.В. Планетарное распределение характеристик электронных и ионных высыпаний в зависимости от уровней магнитной активности. Интерактивная модель АРМ_ГЕО. Physics of Auroral Phenomena. Proc. XLVI Annual Seminar. Apatity, 2023, c. 127–136. https://doi.org/10.51981/2588-0039.2023.46.028.
5. Воробьев В.Г., Ягодкина О.И., Антонова Е.Е. Ночные авроральные высыпания при экстремальных уровнях геомагнитной активности. Physics of Auroral Phenomena, Proc. XLVIII Annual Seminar. Apatity. 2025, с. 54–58. https://doi.org/10.51981/2588-0039.2025.48.012.
6. Гвишиани А.Д., Лукьянова Р.Ю. Оценка влияния геомагнитных возмущений на траекторию наклонно-направленного бурения глубоких скважин в Арктическом регионе. Физика Земли. 2018, № 4, с. 19–30. https://doi.org/10.1134/S0002333718040051.
7. Зверев В.Л., Фельдштейн Я.И., Воробьев В.Г. Авроральное свечение к экватору от овала полярных сияний. Геомагнетизм и аэрономия. 2012, т. 52, № 1, с. 64–72.
8. Костарев Д.В., Пилипенко В.А., Козырева О.В. Геомагнитный мониторинг для снижения риска для трубопроводов от космической погоды. Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2023, т. 13, № 1, с. 38–49. https://doi.org/10.28999/2541-9595-2023-13-1-38-49.
9. Мазур В.А., Шухман И.Г. К выводу соотношения Десслера—Паркера—Скопке. Солнечно-земная физика. 2015, Т. 1, №. 2, с. 80–84. https://doi.org/10.12737/7495.
10. Мягкова И.М., Рязанцева М.О., Антонова Е.Е., Марьин Б.В. Возрастания потоков высыпающихся энергичных электронов на границе внешнего радиационного пояса Земли и положение границ аврорального овала. Космические исследования. 2010, т. 48, № 2, с. 169–177.
11. Пилипенко В.А. Воздействие космической погоды на наземные технологические системы. Солнечно-земная физика. 2021, т. 7, № 3, с. 72–110. https://doi.org/10.12737/szf-73202106 / Pilipenko V.A. Impact of space weather on ground-based technological systems. Sol.-Terr. Phys. 2021, vol. 7, iss. 3, pp. 68–104. https://doi.org/10.12737/stp-73202106.
12. Пилипенко В.А., Черников А.А., Соловьев А.А. и др. Влияние космической погоды на надежность функционирования транспортных систем на высоких широтах. Russian Journal of Earth Sciences. 2023a, т. 23, № 2, ES2008. https://doi.org/10.2205//2023ES000824.
13. Пилипенко В.А., Гвишиани А.Д., Соловьев А.А., Розенберг И.Н. Космическая погода и железные дороги. Земля и Вселенная. 2023б, № 6, с. 22–34. https://doi.org/10.7868/S0044394823060026.
14. Старков Г.В. Планетарная морфология сияний. Магнитосферно-ионосферная физика. Краткий справочник. СПб.: Наука, 1993, с. 85–90.
15. Старков Г.В. Математическое описание границ аврорального свечения. Геомагнетизм и аэрономия. 1994, т. 34, № 3, с. 80–86.
16. Тверская Л.В. Диагностика магнитосферы по релятивистским электронам внешнего пояса и проникновению солнечных протонов (обзор). Геомагнетизм и аэрономия. 2011, т. 51, № 1, с. 8–24.
17. Фельдштейн Я.И. Некоторые вопросы морфологии полярных сияний и магнитных возмущений в высоких широтах. Геомагнетизм и аэрономия. 1963, т. 3, № 2, с. 227–239.
18. Хорошева О.В. Пространственно-временное распределение полярных сияний и их связь с высокоширотными геомагнитными возмущениями. Геомагнетизм и аэрономия. 1961, т. 1, № 5, с. 695–701.
19. Хорошева О.В. Магнитосферные возмущения и связанная с ними динамика ионосферных электроструй, полярных сияний и плазмопаузы. Геомагнетизм и аэрономия. 1987, т. 27, № 5, с. 804–811.
20. Ясюкевич Ю.В., Едемский И.К., Перевалова Н.П., Полякова А.С. Отклик ионосферы на гелио- и геофизические возмущающие факторы по данным GPS. Иркутск: Изд-во ИГУ, 2013, 259 с.
21. Apatenkov S.V., Pilipenko V.A., Gordeev E.I., et al. Auroral omega bands are a significant cause of large geomagnetically induced currents. Geophys. Res. Lett. 2020, vol. 47, e2019GL086677. https://doi.org/10.1029/2019GL086677.
22. Baker D.N., Balstad R., Bodeau J.M., et al. Severe space weather events — Understanding societal and economic impacts. The National Academy Press, Washington, 2008. https://doi.org/10.17226/12507.
23. Blake S.P., Pulkkinen A., Schuck P.W., et al. Estimating maximum extent of auroral equatorward boundary using historical and simulated surface magnetic field data. J. Geophys. Res. 2021, vol. 126, iss. 2, e2020JA028284. https://doi.org/10.1029/2020JA028284.
24. Boroyev R.N., Vasiliev M.S., Baishev D.G. The relationship between geomagnetic indices and the interplanetary medium parameters in magnetic storm main phases during CIR and ICME events. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2020, vol. 204, 105290. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2020.105290.
25. Boteler D.H. Geomagnetic hazards to conducting networks. Natural Hazards. 2003, vol. 28, iss. 2, pp. 537–561. https://doi.org/10.1023/A:1022902713136.
26. Caraballo R., Gonzalez-Esparza J.A., Pacheco C.R., et al. The impact of geomagnetically induced currents (GIC) on the Mexican power grid: Numerical modeling and observations from the 10 May 2024 geomagnetic storm. Geophys. Res. Lett. 2025, vol. 52, iss. 4, e2024GL112749. https://doi.org/10.1029/2024GL112749.
27. Carbary J.F., Sotirelis T., Newell P.T., Meng C.-I. Auroral boundary correlations between UVI and DMSP. J. Geophys. Res. 2003, vol. 108, iss. A1, pp. SIA2-1–SIA2-7. https://doi.org/10.1029/2002JA009378.
28. Chisham G., Burrell A.G., Thomas E.G., Chen Y.-J. Ionospheric boundaries derived from auroral images. J. Geophys. Res. 2022, vol. 127, iss. 7, e2022JA030622. https://doi.org/10.1029/2022JA03062.
29. Despirak I., Setsko P., Lubchich A., et al. Geomagnetically induced currents (GICs) during strong geomagnetic storm on 10–12 May 2024. Adv. Space Res. 2025. https://doi.org/10.1016/j.asr.2025.06.081.
30. Dimmock A.P., Rosenqvist L., Hall J.-O., et al. The GIC and geomagnetic response over Fennoscandia to the 7–8 September 2017 geomagnetic storm. Space Weather. 2019, vol. 17, iss. 7, pp. 989–1010. https://doi.org/10.1029/2018SW002132.
31. Edemskiy I.K., Yasyukevich Y.V. Auroral oval boundary dynamics on the nature of geomagnetic storm. Remote Sens. 2022, vol. 14, 5486. https://doi.org/10.3390/rs14215486.
32. Effects of Space Weather on Technology Infrastructure. Kluwer Academic Publishers, 2004, 343 p. https://doi.org/10.1007/1-4020-2754-0.
33. Engebretson M.J., Steinmetz E.S., Posch J.L., et al. Nighttime magnetic perturbation events observed in Arctic Canada: 2. Multiple-instrument observations. J. Geophys. Res. 2019, vol. 124, pp. 7459–7476. https://doi.org/10.1029/2019JA026797.
34. Evdokimova M.A., Petrukovich A.A. Estimation of westward auroral electrojet current with magnetometer chain data. Ann. Geophys. 2020, vol. 38, pp. 109–121. https://doi.org/10.5194/angeo-38-109-2020.
35. Feldstein Y.I., Gromova L.I., Grafe A., et al. Dynamics of the auroral electrojets and their mapping to the magnetosphere. Radiation Measurements. 1999, vol. 30, iss. 5, pp. 579–587. https://doi.org/10.1016/S1350-4487(99)00219-X.
36. Gary J.B., Zanetti L.J., Anderson B.J., et al. Identification of auroral oval boundaries from in situ magnetic field measurements. J. Geophys. Res. 1998, vol. 103, iss. A3, pp. 4187–4197. https://doi.org/10.1029/97JA02395.
37. Gonzalez W.D., Echer E., Tsurutani B.T., et al. Interplanetary origin of intense, superintensive and extreme geomagnetic storms. Space Sci. Rev. 2011, vol. 158, iss. 1, pp. 69–89. https://doi.org/10.1007/s11214-010-9715-2.
38. Hapgood M.A. Prepare for the coming space weather storm. Nature. 2012, vol. 484, pp. 311–313. https://doi.org/10.1038/484311.
39. Hiyadutuje A., Bilitza D., Ojebisi T., et al. Assessment of the performance of the IRI’s auroral oval boundary model as applied to the Mother’s Day G5 storm during 10–13 May 2024. Adv. Space Res. 2025, vol. 76, iss. 12, pp. 7241–7250. https://doi.org/10.1016/j.asr.2025.04.003.
40. Johnsen M.G. Real-time determination and monitoring of the auroral electrojet boundaries. J. Space Weather Space Climate. 2013, vol. 3, A28. https://doi.org/10.1051/swsc/2013050.
41. Kataoka R., Ngwira C. Extreme geomagnetically induced currents. Progress in Earth and Planetary Science. 2016, vol. 3, 23. https://doi.org/10.1186/s40645-016-0101-x.
42. Kozyreva O.V., Pilipenko V.A., Engebretson M.J., et al. Correspondence between the ULF wave power distribution and auroral oval. Solar-Terr. Phys. 2016, vol. 2, iss. 2, pp. 46–65. https://doi.org/10.12737/20999.
43. Kozyreva O., Pilipenko V., Belakhovsky V., Sakharov Y. Ground geomagnetic field and GIC response to March 17, 2015, storm. Earth, Planets and Space. 2018, vol. 70, 157. https://doi.org/10.1186/s40623-018-0933-2.
44. Love J.J. Extreme-event magnetic storm probabilities derived from rank statistics of historical Dst intensities for solar cycles 14–24. Space Weather. 2021, vol. 19, iss. 4, e2020SW002579. https://doi.org/10.1029/2020SW002579.
45. Love J.J., Mann I.R., Qvick T., Mursula K. What is the lowest latitude of discrete aurorae during superstorms? Space Weather. 2025, vol. 23, e2024SW004286. https://doi.org/10.1029/2024SW004286.
46. Machol J.L., Green J.C., Redmon R.J., et al. Evaluation of OVATION prime as a forecast model for visible aurorae. Space Weather. 2012, vol. 10, S03005. https://doi.org/10.1029/2011SW000746.
47. Newell P.T., Sotirelis T., Liou K., et al. A nearly universal solar wind‐magnetosphere coupling function inferred from 10 magnetospheric state variables. J. Geophys. Res. 2007, vol. 112, A01206. https://doi.org/10.1029/2006JA012015.
48. Newell P.T., Sotirelis T., Wing S. Diffuse, monoenergetic, and broadband aurora: The global precipitation budget. J. Geophys. Res. 2009, vol. 114, A09207. https://doi.org/10.1029/2009JA014326.
49. Newell P.T., Sotirelis T., Wing S. Seasonal variations in diffuse, monoenergetic, and broadband aurora. J. Geophys. Res. 2010, vol. 115, A03216. https://doi.org/10.1029/2009JA014805.
50. 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. https://doi.org/10.1002/2014SW001056.
51. Pallocchia G., Amata E., Consolini G., et al. Geomagnetic Dst index forecast based on IMF data only. Ann. Geophys. 2006, vol. 24, pp. 989–999. https://doi.org/10.5194/angeo-24-989-2006.
52. Pilipenko V., Yagova N., Romanova N., Allen J. Statistical relationships between the satellite anomalies at geostationary orbits and high-energy particles. Adv. Space Res. 2006, vol. 37, iss. 6, pp. 1192–1205. https://doi.org/10.1016/j.asr.2005.03.152.
53. Pilipenko V.A., Kozyreva O.V., Belakhovsky V.B., et al. What should we know to predict geomagnetically induced currents in power transmission lines? Russian Journal of Earth Sciences. 2024, vol. 24, ES6006. https://doi.org/10.2205/2024es000954.
54. Pulkkinen A., Bernabeu E., Eichner J., et al. Generation of 100-year geomagnetically induced current scenarios. Space Weather. 2012, vol. 10, iss. 4, S04003. https://doi.org/10.1029/2011SW000750.
55. Shepherd S.G. Altitude‐adjusted corrected geomagnetic coordinates: Definition and functional approximations. J. Geophys. Res. 2014, vol. 119, pp. 7501–7521. https://doi.org/10.1002/2014JA020264.
56. Sotirelis T., Newell P.T. Boundary-oriented electron precipitation model. J. Geophys. Res. 2000, vol. 105, iss. A8, pp. 18655–18673. https://doi.org/10.1029/1999JA000269.
57. 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. https://doi.org/10.4401/ag-9117.
58. Vorobjev V.G., Yagodkina O.I., Katkalov Y. Auroral precipitation model and its applications to ionospheric and magnetospheric studies. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2013, vol. 102, pp. 157–171. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2013.05.007.
59. Vorobev A.V., Pilipenko V.A., Krasnoperov R.I., et al. Short-term forecast of the auroral oval position on the basis of the “virtual globe” technology. Russian J. Earth Science. 2020a, vol. 20, ES6001. https://doi.org/10.2205/2020ES000721.
60. Vorobev A.V., Pilipenko V.A., Reshetnikov A.G., et al. Web-oriented visualization of auroral oval geophysical parameters. Scientific Visualization. 2020b, vol. 12, no. 3, pp. 108–118. https://doi.org/10.26583/sv.12.3.10.
61. Walker S.J., Laundal K.M., Reistad J.P., et al. A comparison of auroral oval proxies with the boundaries of the auroral electrojets. Space Weather. 2024, vol. 22, iss. 4, e2023SW003689. https://doi.org/10.1029/2023SW003689.
62. Woodroffe J.R., Morley S.K., Jordanova V.K., et al. The latitudinal variation of geoelectromagnetic disturbances during large (Dst≤–100 nT) geomagnetic storms. Space Weather. 2016, vol. 14, iss. 9, pp. 668–681. https://doi.org/10.1002/2016SW001376.
63. Xiong C., Lühr H., Wang H., Johnsen M.G. Determining the boundaries of the auroral oval from CHAMP field-aligned current signatures — Part 1. Ann. Geophys. 2014, vol. 32, iss. 6, pp. 609–622. https://doi.org/10.5194/angeo-32-609-2014.
64. Yagodkina O.I., Despirak I.V., Vorobjev V.G. Spatial distribution of auroral precipitation during storms caused by magnetic clouds. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2012, vol. 77, pp. 1–18. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2011.06.009.
65. Zou Y., Dowell C., Ferdousi B., et al. Auroral drivers of large dB/dt during geomagnetic storms. Space Weather. 2022, vol. 20, iss. 11, e2022SW003121. https://doi.org/10.1029/2022SW003121.
66. URL: http://apm.pgia.ru/data (дата обращения 12 декабря 2025 г.).
67. URL: https://pgia.ru/data/spaceweather/ (дата обращения 12 декабря 2025 г.).
68. URL: https://omniweb.gsfc.nasa.gov/vitmo/cgm.html (дата обращения 12 декабря 2025 г.).
69. URL: https://www.swpc.noaa.gov/products/aurora-30-minute-forecast (дата обращения 12 декабря 2025 г.).




