Статьи

Проанализированы пространственно-временные вариации параметров ионосферы над регионами высоких и средних широт Евразии на основе анализа данных цепей высоко- и среднеширотных ионозондов в период сильной магнитной бури в марте 2015 г. Для анализа ионосферного отклика на экстремальное геомагнитное возмущение 24-го цикла солнечной активности использовались данные ионозондов о среднечасовых значениях критической частоты fоF2 слоя F2 ионосферы, критической частоты спорадического слоя foEs и минимальной частоты отражения fmin. Отмечаются сильные широтные и долготные различия в особенностях временных вариаций анализируемых ионосферных параметров как в спокойных условиях до начала магнитной бури, так и во время ее развития. Обсуждаются возможные причины наблюдаемых пространственных вариаций ионосферных параметров. Источником пространственно-временных вариаций параметров ионизации ионосферы могут быть неоднородности, генерируемые в ионосфере высоких широт в условиях повышенной гелиогеомагнитной активности. На главной и восстановительной фазах магнитной бури наблюдались периоды блэкаутов радиосигналов ионозондов как на высоких, так и на средних широтах. В эти периоды отмечался существенный рост поглощения радиоволн, используемых при зондировании ионозондами, а также частоты появления экранирующих слоев Es. Длительный эффект отрицательной ионосферной бури над регионами высоких и средних широт Европы объясняется перемещением области пониженного отношения концентраций [O]/[N2] на высотах термосферы из региона Дальнего Востока и Сибири на запад к европейской территории на позднем периоде восстановительной фазы магнитной бури. Повышенная ионизация F2-области над обширным регионом Восточной, Западной Сибири и Восточной Европы после завершения магнитной бури в марте 2015 г. является проявлением эффекта последействия магнитных бурь. Особенно ярко рост ионизации проявился по данным измерений цепи среднеширотных ионозондов.

Представлен обзор основных результатов исследования долговременных вариаций характеристик верхней нейтральной атмосферы и ионосферы, полученных в ходе выполнения Проекта РНФ № 22-17-00146 «Экспериментальное и теоретическое исследование взаимодействия нейтральной и ионизованной компонент атмосферы Земли». Проанализированы долговременные вариации максимума электронной концентрации NmF2 и температуры области мезопаузы Tm, их зависимости от солнечной, геомагнитной и атмосферной активности, а также долговременные тренды. Для анализа использованы данные многолетних измерений на комплексе инструментов ИСЗФ СО РАН. Данные NmF2 за 1955-1996 гг. получены на Иркутской аналоговой автоматической ионосферной станции, за 2003-2021 гг. - на Иркутском цифровом ионозонде DPS-4; данные Tm - по спектрометрическим наблюдениям эмиссии молекулы гидроксила (полоса ОН (6-2), 834.0 нм, высота максимума излучения ~87 км) в 2008-2020 гг. К анализу привлечены данные об индексах солнечной и геомагнитной активности F 10.7 и Ар, а также данные о вариациях индекса Южной осцилляции (SOI). Использованы методы простой и множественной линейной регрессии. Обнаружено, что среднегодовые значения NmF2 преимущественно контролируются изменениями солнечного потока. Анализ регрессионных остатков показал, что наибольшие отклонения от регрессии (как для простой, так и для множественной регрессии) наблюдаются в годы вблизи максимумов солнечных циклов 19 (1956-1959 гг.) и 22 (1989-1991 гг.). Вариации среднегодовых значений изменчивости температуры области мезопаузы коррелируют с SOI: межсуточная изменчивость демонстрирует положительную корреляцию с SOI, внутрисуточная - отрицательную. Значимая связь между межгодовыми вариациями NmF2 и Tm не обнаружена.

Проведено исследование морфологических особенностей полусуточных вариаций вероятности появления спорадического слоя Es P Es и высоты слоя h Es над Иркутском (52.3° N, 104.3° E) на основе данных ионозонда DPS-4 за 2003-2021 гг. Путем усреднения за все годы рассчитываются суточные вариации P Es и h Es для каждого месяца. Отмечается, что P Es достигает максимумов при спаде h Es и что наблюдается асимметрия максимумов P Es: утренние максимумы больше вечерних. Эти особенности интерпретируются на основе понятия оптимальной высоты образования Es и роли фотоионизации в формировании этого спорадического слоя.