Иркутск, Россия
УДК 53 Физика
УДК 52 Астрономия. Астрофизика. Исследование космического пространства. Геодезия
УДК 55 Геология. Геологические и геофизические науки
ГРНТИ 37.15 Геомагнетизм и высокие слои атмосферы
ОКСО 03.04.03 Радиофизика
ББК 26 Науки о Земле
ТБК 613 Физика
Представлены результаты сравнительного анализа свойств короткопериодной (с периодами внутренних гравитационных волн) возмущенности полного электронного содержания (ПЭС) ионосферы на средних (Новосибирск) и высоких (Норильск) широтах за длительный период времени (2003–2020 гг.). Анализируемый период позволяет оценить не только суточные и сезонные вариации возмущенности, но и изменения ее уровня внутри цикла солнечной активности. В динамике короткопериодной возмущенности ПЭС как на средних, так и на высоких широтах отмечается выраженная сезонная зависимость с максимумами в зимнее время. Различие между уровнем возмущенности в зимнее и летнее время составляет около двух раз для Новосибирска и достигает семи раз для Норильска. В динамике возмущенности наблюдается выраженный суточный ход, однако характер суточной зависимости на средне- и высокоширотной станции существенно различается. На высокоширотной станции уровень возмущенности в зимний период строго зависит от солнечной активности. Для среднеширотной станции явная зависимость возмущенности от солнечной активности отсутствует, в годы солнечного максимума, напротив, отмечено небольшое снижение уровня возмущенности. В летний период уровень возмущенности как на средних, так и на высоких широтах остается практически неизменным и не зависит от солнечной активности. Показано, что основные особенности динамики возмущенности схожи на станциях, расположенных на других долготах, за исключением восточно-американского сектора. Полученный результат свидетельствует о том, что короткопериодная возмущенность ПЭС на высоких широтах связана, прежде всего, с изменениями уровня солнечной активности, однако регулярные вариации возмущенности на средних широтах, вероятно, не связаны с гелиофизической активностью. Предположено, что наблюдаемое усиление уровня короткопериодной возмущенности в зимней среднеширотной ионосфере может быть связано с усилением волновой активности в стратосфере.
ионосфера; полное электронное содержание; GPS; вариации ионосферы
1. Afraimovich E.L., Edemskiy I.K., Leonovich A.S., et al. MHD nature of night-time MSTIDs excited by the solar terminator. Geophys. Res. Lett. 2009a. Vol. 36, L15106. DOI:https://doi.org/10.1029/2009GL039803.
2. Afraimovich E.L., Edemskiy I.K., Voeykov S.V., et al. Spatio-temporal structure of the wave packets generated by the solar terminator. Adv. Space Res. 2009b. Vol. 44. P. 824-835. DOI:https://doi.org/10.1016/j.asr.2009.05.017.
3. Altadill D. Time/altitude electron density variability above Ebro, Spain. Adv. Space Res. 2007. Vol. 39. P. 962-969. DOI:https://doi.org/10.1016/j.asr.2006.05.031.
4. 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.
5. Chernigovskaya M.A., Shpynev B.G., Ratovsky K.G, et al. Ionospheric response to winter stratosphere/lower mesosphere jet stream in the Northern Hemisphere as derived from vertical radio sounding data. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2018. Vol. 180. P. 126-136. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2017.08.033.
6. Edemskiy I.K., Yasyukevich Y.V. Duration of wave disturbances generated by solar terminator in magneto-conjugate areas. Proc. XXXth URSI General Assembly and Scientific Symposium. Istanbul, Turkey, 2011. P. 1-4. DOI: 10.1109/ URSIGASS.2011.6051003.
7. Forbes J.M., Palo S.E., Zhang X. Variability of the ionosphere. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2000. Vol. 62, iss. 8. P. 685-693. DOI:https://doi.org/10.1016/S1364-6826(00)00029-8.
8. Francis S.H. A theory of medium-scale traveling ionospheric disturbances. J. Geophys. Res. 1974. Vol. 79, iss. 34. P. 5245-5260. DOI:https://doi.org/10.1029/JA079i034p05245.
9. Frissell N.A., Baker J.B.H., Ruohoniemi J.M., et al. Sources and characteristics of medium-scale traveling ionospheric disturbances observed by high-frequency radars in the North American sector. J. Geophys. Res. 2016. Vol. 121. P. 3722-3739. DOI:https://doi.org/10.1002/2015JA022168.
10. Hocke K., Schlegel K. A review of atmospheric gravity waves and travelling ionospheric disturbances: 1982-1995. Ann. Geophys. 1996. Vol. 14. P. 917-940. DOI:https://doi.org/10.1007/s00585-996-0917-6.
11. Lastovicka J. Forcing of the ionosphere by waves from below. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2006. Vol. 68. P. 479-497. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2005.01.018.
12. Liu H.-L., Yudin V.A., Roble R. G. Day-to-day ionospheric variability due to lower atmosphere perturbations. Geophys. Res. Lett. 2013. Vol. 40. P. 665-670. DOI:https://doi.org/10.1002/grl.50125.
13. Medvedev A.V., Ratovsky K.G., Tolstikov M.V., et al. Studying of the spatial-temporal structure of wavelike ionospheric disturbances on the base of Irkutsk incoherent scatter radar and digisonde data. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2013. Vol. 105. P. 350-357. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2013.09.001.
14. Mendillo M., Rishbeth H., Roble R.G., Wroten J. Modelling F2-layer seasonal trends and day-to-day variability driven by coupling with the lower atmosphere. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2002. Vol. 64. P. 1911-1931. DOI:https://doi.org/10.1016/S1364-6826(02)00193-1.
15. Nesterov I.A., Andreeva E.S., Padokhin A.M., et al. Ionospheric perturbation indices based on the low- and high-orbiting satellite radio tomography data. GPS Solut. 2017. Vol. 21. P. 1679-1694. DOI:https://doi.org/10.1007/s10291-017-0646-1.
16. Ratovsky K.G., Medvedev A.V., Tolstikov M.V. Diurnal, seasonal and solar activity pattern of ionospheric variability from Irkutsk Digisonde data. Adv. Space Res. 2015. Vol. 55. P. 2041-2047. DOI:https://doi.org/10.1016/j.asr.2014.08.001.
17. Rishbeth H., Mendillo M. Patterns of F2-layer variability. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2001. Vol. 63. P. 1661-1680. DOI:https://doi.org/10.1016/S1364-6826(01)00036-0.
18. Shpynev B.G., Churilov S.M., Chernigovskaya M.A. Generation of waves by jet-stream instabilities in winter polar stratosphere/mesosphere. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2015. Vol. 136(B). P. 201-215. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2015.07.005.
19. Shpynev B.G., Khabituev D.S., Chernigovskaya M.A., Zorkal’tseva O.S. Role of winter jet stream in the middle atmosphere energy balance. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2019. Vol. 188. P. 1-10. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2019.03.008.
20. Whiteway J.A., Duck T.J., Donovan D.P., et al. Measurements of gravity wave activity within and around the Arctic stratospheric vortex. Geophys. Res. Lett. 1997. Vol. 24, iss. 11. P. 1387-1390. DOI:https://doi.org/10.1029/97GL01322.
21. Wu D.L., Waters J.W. Satellite observations of atmospheric variances: A possible indication of gravity waves. Geophys. Res. Lett. 1996. Vol. 23, iss. 24. P. 3631-3634. DOI: 10.1029/ 96GL02907.
22. Yasyukevich A., Medvedeva I., Sivtseva V., et al. Strong Interrelation between the Short-Term Variability in the Ionosphere, Upper Mesosphere, and Winter Polar Stratosphere. Remote Sens. 2020a. Vol. 12, 1588. DOI:https://doi.org/10.3390/rs12101588.
23. Yasyukevich Yu., Mylnikova A., Vesnin A. GNSS-Based Non-Negative Absolute Ionosphere Total Electron Content, its Spatial Gradients, Time Derivatives and Differential Code Biases: Bounded-Variable Least-Squares and Taylor Series. Sensors. 2020b. Vol. 20, 5702. DOI:https://doi.org/10.3390/s20195702.
24. URL: https://omniweb.gsfc.nasa.gov/vitmo/cgm.html (дата обращения 1 мая 2020 г.).
