Статьи автора

Аэрономическая и динамическая коррекция глобальной модели GTEC для возмущенных условий

Номер выпуска 1 от 01.01.2023

Предложена аэрономическая и динамическая коррекция медианной глобальной модели полного электронного содержания GTEC для возмущенных условий (Ap ≥ 15 нТл). Глобальная медианная модель GTEC построена для спокойных условий (Ap < 15 нТл) в зависимости от географических координат, мирового времени UT, дня года и уровня солнечной активности – потока солнечного радиоизлучения F10.7. Модель основана на сферическом гармоническом анализе глобальных ионосферных карт GIM-TEC (1996–2019 гг.), предоставленных лабораторией JPL (Jet Propulsion Laboratory, NASA). Предлагаемая глобальная динамическая модель GDMTEC (Global Dynamic Model of TEC) состоит из медианной модели GTEC и ряда динамических и аэрономических поправок к ней, связанных с образованием главного ионосферного провала, аврорального максимума ионизации, а также с изменениями температуры и состава термосферы. Преимущество предлагаемой коррекции медианной модели по сравнению с ассимиляцией текущих наблюдательных данных заключается в независимости прогноза от наличия этих данных в реальном времени. Апробация модели для возмущенных условий показывает улучшение результатов прогноза по сравнению со справочной ионосферной моделью IRI-Plas.

63 0

Зависимость локального индекса годовой асимметрии для медианы <i>NmF</i>2 от солнечной активности

Номер выпуска 4 от 01.04.2023

На основе данных медиан электронной концентрации максимума F2-слоя NmF2 пары ионосферных станций Боулдер–Хобарт за 1963–2013 гг. проведен анализ зависимости локального индекса годовой асимметрии R в полдень от солнечной активности, где индекс R – отношение январь/июль суммарной концентрации NmF2 для этой пары станций. Использованы средние за 81 день индексы солнечной активности: F_obs – плотность потока радиоизлучения Солнца на длине волны 10.7 см, измеренная с помощью наземных радиотелескопов, и F_adj – значения F_obs, приведенные к фиксированному расстоянию от Солнца в одну астрономическую единицу. Получено, что уравнения регрессии, отражающие зависимости медиан NmF2 от F_obs, позволяют получить индекс годовой асимметрии R для фиксированного F_obs с учетом замены F_obs на cF_obs в этих уравнениях регрессии, где коэффициент c равен 1.03 и 0.97 для января и июля. Вариант c = 1 соответствует пренебрежению годовой асимметрией в индексе F_obs из-за эллиптичности орбиты Земли. Для варианта c = 1 индекс R увеличивается с ростом солнечной активности от 1.2 при низкой до почти 1.4 при высокой активности. Дополнительный учет годовой асимметрии в F_obs приводит к увеличению индекса R примерно на 0.1 почти независимо от уровня солнечной активности. Этот вывод получен, по-видимому, впервые. Индекс F_adj также позволяет получить корректную оценку индекса R, поскольку годовая асимметрия в потоке солнечного излучения косвенно учтена через экспериментальные значения NmF2.

62 0

Свойства изменчивости концентрации максимума <i>F</i>2-слоя над Алма-Атой при разных уровнях солнечной и геомагнитной активности

Номер выпуска 5 от 01.05.2023

На основе часовых данных ст. Алма-Ата (43.2° N, 104° E) за 1958–1988 гг. проведен анализ свойств изменчивости концентрации максимума F2-слоя Nm при разных уровнях солнечной и геомагнитной активности. Для характеристик этой изменчивости использованы стандартное отклонение σ(x) флуктуаций Nm относительно спокойного уровня (x = (Nm/Nm₀ – 1) × 100, %) и средний сдвиг этих флуктуаций x_ave. На этом пути создана эмпирическая модель концентрации максимума F2-слоя Nm₀ для низкой геомагнитной активности. Получено, что изменчивость Nm слабо зависит от уровня солнечной активности. Зависимость изменчивости Nm от геомагнитной активности является одной из основных, наряду с зависимостями этой изменчивости от времени суток и сезона. В целом дисперсия σ²(x) для спокойных условий меньше, чем для периодов высокой геомагнитной активности. Однако в периоды высокой геомагнитной активности дальнейший рост геомагнитной активности не приводит к увеличению дисперсии σ²(x). Насыщение в увеличении дисперсии σ²(x) при продолжающемся увеличении геомагнитной активности и отсутствие этого насыщения для среднего сдвига x_ave, по-видимому, является устойчивым свойством изменчивости ионосферы средних широт в периоды геомагнитных бурь. Этот вывод получен на основе дополнительного анализа изменчивости ионосферы по данным станций Иркутск и Ямагава (Yamagawa), которые расположены примерно на 10 градусов севернее и южнее ст. Алма-Ата соответственно.

54 0

Индекс солнечной активности для критической частоты <i>E</i>-слоя

Номер выпуска 6 от 01.06.2023

Индекс P = (F₁ + F₈₁)/2 является оптимальным индексом солнечной активности для критической частоты E-слоя foE, где F₁ и F₈₁ – поток радиоизлучения Солнца на длине волны 10.7 см в данный день и среднее за 81 день значение этого потока, центрированное на данный день. Поэтому для вычисления F₈₁ в данный день необходимо знание F₁ не только в этот и предыдущие дни, но и на 40 дней вперед. Вместо индекса F₈₁ в задачах краткосрочного прогноза этого индекса может быть использован F(27, 81) – средневзвешенный индекс солнечной активности с характерным временем 27 дней за данный и предыдущие 80 дней. Поэтому для вычисления индекса F(27, 81) достаточно знания F₁ в данный день и предыдущие дни. В данной работе представлены первые оценки эффективности такой замены для foE. Для этого проанализированы изменения точности расчетов foE при замене индекса P на P * = (F₁ + F(27, 81))/2 в эмпирических моделях, построенных по данным foE ионосферных станций в дневные часы на средних и субавроральных широтах за 1959–1995 гг. Получено, что индексы P и P * практически эквиваленты для вычисления foE по построенным эмпирическим моделям на этих широтах: разница коэффициентов вариации для foE не превышает 0.3% в каждый из сезонов на разных фазах солнечных циклов. Следовательно, индекс P * может быть рекомендован для использования в задачах краткосрочного прогноза foE, поскольку он основан на индексах F₁ за данный и предыдущие дни в отличие от индекса P, для вычисления которого необходим прогноз F₁ на 40 дней вперед.

59 0

Зависимость годовой асимметрии в <i>NmF2</i> от местного времени

Номер выпуска 1 от 01.01.2024

На основе глобальной эмпирической модели медианы критической частоты F2-слоя (SDMF2) выполнен анализ свойств суточных вариаций годовой асимметрии в концентрации максимума F2-слоя NmF2 при различных значениях индекса солнечной активности F. В качестве параметра этой асимметрии использован индекс AI, который характеризует относительную разницу в NmF2, усредненной по всем долготам и широтам, между январем и июлем в данное местное время. Получено, что в суточных вариациях индекса AI преобладает полусуточная мода с максимумами в дневные и ночные часы. Дневной максимум индекса AI почти не зависит от уровня солнечной активности. Ночной максимум AI уменьшается с ростом солнечной активности. Для низкой солнечной активности дневной и ночной максимумы AI почти совпадают по амплитуде, когда AI = 16—17%. Разница в потоке солнечного радиоизлучения между январем и июлем из-за эллиптичности орбиты Земли относительно Солнца вносит заметный вклад в индекс AI во все часы суток. В среднем он составляет 3—4% и может достигать 5% при низкой солнечной активности в ночные часы. Разница в индексе AI для низкой и высокой активности по Международной справочной модели ионосферы IRI (c коэффициентами URSI и тем более CCIR) завышена относительно модели SDMF2 почти во все часы суток, по-видимому, из-за ограниченного числа экспериментальных данных при получении коэффициентов CCIR и URSI, особенно над океанами.

60 0

Изменчивость <i>NmF</i>2 на разных долготах средних широт: роль геомагнитной активности

Номер выпуска 4 от 01.04.2024

На основе данных среднеширотных ионосферных станций на близких исправленных геомагнитных широтах проведен анализ свойств изменчивости концентрации максимума слоя F2 (NmF2) на разных долготах при повышенной (48 > ap(t) > 27) и высокой (ap(t) > 48) геомагнитной активности, где ap(t) – средневзвешенный ap-индекс этой активности. В качестве характеристик этой изменчивости использованы стандартное отклонение s флуктуаций Nm относительно спокойного уровня и средний сдвиг этих флуктуаций x_ave. Получено, что на всех анализируемых станциях дисперсия s² для повышенной геомагнитной активности больше, чем для спокойных условий, но почти не отличается от s² для высокой геомагнитной активности. Для всех анализируемых случаев средний сдвиг x_ave < 0, и для высокой геомагнитной активности модуль x_ave больше, чем для повышенной геомагнитной активности. Разница в значениях x_ave между анализируемыми станциями достаточно большая. Одна из причин этой разницы может быть связана с зависимостью x_ave от геомагнитных широт. Для выбора этих широт использованы аппроксимации геомагнитного поля наклонным диполем (TD), эксцентричным диполем (ED) или с помощью исправленных геомагнитных (CGM) координат. Получено, что зависимость x_ave от ED-широты точнее зависимости x_ave от TD-широты и, тем более, зависимости x_ave от CGM-широты. Следовательно, ED-широты, а не CGM-широты, являются оптимальными для учета эффектов бурь в концентрации максимума слоя F2 на средних широтах. Этот вывод получен, по-видимому, впервые.

64 0

Сезонные особенности изменчивости <i>NmF2</i> на разных долготах средних широт при повышенной геомагнитной активности

Номер выпуска 5 от 01.05.2024

На основе данных семнадцати среднеширотных ионосферных станций за 1958–1988 гг. проведен анализ сезонных особенностей концентрации максимума слоя F2 (NmF2) на разных долготах при повышенной (48 > ap(τ) > 27) геомагнитной активности, где ap(τ) – средневзвешенный (с характерным временем 14 ч) ap-индекс этой активности. В качестве характеристик изменчивости использованы стандартное отклонение σ флуктуаций NmF2 относительно спокойного уровня и средний сдвиг этих флуктуаций x_ave в дневные (11–13 LT) и ночные (23–01 LT) часы. Получено, что на всех анализируемых станциях дисперсия σ² для повышенной геомагнитной активности больше, чем для спокойных условий, и, при прочих равных условиях, она максимальна зимой в ночные часы. Для повышенной геомагнитной активности во все сезоны разница в значениях x_ave между анализируемыми станциями достаточно большая. Одна из причин этой разницы связана с зависимостью x_ave от геомагнитных широт. Для выбора этих широт использованы аппроксимации геомагнитного поля наклонным диполем (TD), эксцентричным диполем (ED) или с помощью исправленных геомагнитных (CGM) координат. Получено, что зависимость x_ave от ED-широты точнее зависимости x_ave от TD-широты или CGM-широты во все сезоны в ночные часы и в равноденствия и зимой в дневные часы. Летом в дневные часы зависимости x_ave от ED-широты и CGM-широты сопоставимы по точности, и они точнее зависимости x_ave от TD-широты. Следовательно, ED-широты являются оптимальными для учета эффектов бурь в концентрации максимума слоя F2 на средних широтах во все сезоны. Этот вывод получен, по-видимому, впервые.

59 0

МОДЕЛЬ ПОЛОЖЕНИЯ ГЛАВНОГО ИОНОСФЕРНОГО ПРОВАЛА В КООРДИНАТАХ ЭКСЦЕНТРИЧНОГО ДИПОЛЯ

Номер выпуска 3 от 01.03.2025

На основе данных зондовых измерений электронной концентрации в ионосфере на спутнике CHAMP с июля 2000 по декабрь 2007 г. проведен анализ возможности использования координат эксцентричного диполя (ED) в модели для инвариантной широты минимума главного ионосферного провала, Φ. Установлено, что модель Φ, построенная по этим данным в координатах исправленной геомагнитной (CGM) широты, может без изменений использоваться в координатах ED, поскольку стандартное отклонение модели меньше разницы в значениях Φ для этих двух вариантов задания геомагнитных широт. Разница в значениях Φ для этих двух вариантов минимальна для Южного полушария и может быть заметна для Северного полушария, особенно на долготах Восточно-Сибирской магнитной аномалии. Зависимость Φ от местного времени и геомагнитной активности является основной. Зависимость Φ от географической долготы является относительно слабой, поэтому разница в значениях Φ между координатами CGM и ED даже на долготах Восточно-Сибирской магнитной аномалии меньше стандартного отклонения модели.

15 0