Сборник тезисов докладов шестнадцатой Всероссийской открытой конференции "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса", Москва, ИКИ РАН, 2018 год

(http://smiswww.iki.rssi.ru/d33_conf)

определение параметров внешней ионосферы Сибирского региона по данным ИРНР на основе новой методики обработки сигнала

Хабитуев Д.С. (1), Шпынев Б.Г. (1), Сетов А.Г. (1)
(1) Институт солнечно-земной физики СО РАН, Иркутск, Россия
целью настоящей работы является обработка уже имеющейся базы данных Иркутского радара некогерентного рассеяния (ИРНР) с помощью новой методики обработки сигнала. Новая методика обработки данных некогерентного рассеяния была в значительной степени усовершенствована путем учета рефракции в УКВ диапазоне радиоволн. Новая методика основана на многопараметрическом фитировании на основе адаптивного симплекс – процессора. Данная методика имеет ряд преимуществ перед стандартной методикой обработки первичных данных ИРНР и позволяет улучшить точность определения параметров ионосферной плазмы. В рамках работы, в качестве тестовой обработки для наиболее представительных и качественных рядов данных ИРНР были рассчитаны основные параметры ионосферной плазмы, такие как концентрация электронов Ne, электронная и ионная температуры Te и Ti, а также процентное соотношение ионного состава. В качестве дополнительных, были получены такие параметры, как высота перехода от тяжелых ионов кислорода к легким ионам водорода и гелия (высота перехода O/H), и восстановлена скорость меридионального дрейфа. Проведено сравнение и анализ данных, полученных по новой технологии, с ранее получаемыми данными на ИРНР.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ №18-35-00130

Ключевые слова: внешняя ионосфера, радары НР
Литература:
  1. • Aponte M., Brum C.G.M., Sulzer M.P., Gonzalez M.A., Measurements of O+-H+ transition height and ion temperatures in the power topside ionosphere over Arecibo for Equinox conditions during the 2008-2009 extreme solar minimum, J. Geophys. Res, V.118, p.4475-4470, 2013
  2. • Danilov A.D., Yaichnikov A.P. A new model of the ion composition at 75 to 1000 km for IRI // Adv. Space Res.- 1985.- V.5. №.7. P.75-79.
  3. • Dougherty, J. P. and Farley, D. T.: A theory of incoherent scattering of radio waves by a plasma, Proc. Roy. Soc, A259, 79–99, 1960.
  4. • Dougherty, J. P. and Farley, D. T.: A theory of incoherent scattering of radio waves by a plasma, 3, scattering in a partly ionized gas, J. Geophys. Res., 68, 5473–5486, 1963.
  5. • Farley, D. T.: A theory of incoherent scattering of radio waves by a plasma, 4, The effect of unequal ion and electron temperatures, J. Geophys. Res., 71, 4091–4098, 1966.
  6. • Farley, D. T.: Faraday rotation measurements using incoherent scatter, Radio Sci., 4, 143–152, 1969.
  7. • Fogel L.J. Intelligence through simulated evolution : forty years of evolutionary programming. Wiley series on intelligent systems. ,StateplaceNew York: Wiley. xiii, 162, 1999.
  8. • Gonzalez S.A., Sulzer M.P., Nicolls M.J. Solar cycle variability of nighttime topside helium ion concentrations over Arecibo // J. Geophys. Res.- 2004.- V.109. A07302. doi:10.1029/2003JA010100.
  9. • Heelis R. A., Coley W. R., Burrell A. G., Hairston M. R., Power G. D. R. A., Harmon L. L., Holt B. J., Lippincott C. R. Behavior of the O+/H+ transition height during the extreme solar minimum of 2008 // Geophys. Res. Lett.- 2009.- V. 36. L00C03. doi:10.1029/2009GL038652.
  10. • Holt, J. M., D. A. Rhoda, D. Tetenbaum, and A. P. Van Eyken, Optimal Analysis of Incoherent Scatter Radar Data, Radio Sci., 27 , 435-447, 1992.
  11. • Hysell D. L., F. S. Rodrigues, J. L. Chau, and J. D. Huba, Full profile incoherent scatter analysis at Jicamarca Ann. Geophys., 26, 59–75, 2008.
  12. • Kutiev I., Marinov P. Topside sounder model of scale height and transition height characteristics of the ionosphere // Adv. Space Res.-2007.- V.39. P.759-766.
  13. • Milla M.A., Kudeki E., Reyes P.M., Chau J.L. A multi beam incoherent scatter radar technique for the estimation of ionospheric electron density and Te/Ti profiles at Jicamarca Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics 105-106 (2013) 214–229
  14. • Pingree, J. E.: Incoherent scatter measurements and inferred energy fluxes in the equarotial F-region ionosphere, Ph.D. thesis, Cornell Univ., Ithaca, N. Y., 1990.
  15. • S.M.Stankov, K.Stegen, P.Muhtarov, R.Warnant, Local ionospheric electron density profile reconstruction in real tame from simultaneous ground-based GNSS and ionosonde measurements. Adv. Space. Res 47 , 1172-1180, 2011.
  16. • Shpynev B.G. Incoherent scatter Faraday rotation measurements on a radar with single linear polarization, Radio Sci., 2004, Vol. 39, No. 3, RS3001 doi: 10.1029/2001RS002523.
  17. • Shpynev B. G. Refraction and Faraday rotation in the incoherent scatter radar technique // Radio Sci., 52, 2017, doi:10.1002/2017RS006273.
  18. • Shpynev B.G., Khabituev D.S. Estimation of the plasmasphere electron density and O+/H+ transition height from Irkutsk incoherent scatter data and GPS total electron content, JASTP, V.119, p.223-228.
  19. • Triscova L., Truhlik V., Smilauer J. An empirical model of ion composition in the outer ionosphere // Adv. Space Res.- 2003.- V.31. №.3. P.653-663.
  20. • Truhlik.V., Bilitza.D., Triscova.L. Towards better description of solar activity variation in the International Reference Ionosphere topside ion composition model // Adv. Space Res.- 2014.- doi: 10.1016/j.asr.2014.07.033
  21. • Verhulst T., Stankov S. M. Evaluation of ionospheric profiles using topsidesounding data // Radio Sci.- 2014.- doi: 10.1002/2013RS005263.
  22. • W. M. C. Foulkes, L. Mitas, R. J. Needs and G. Rajagopal Quantum Monte Carlo simulations of solids, — Reviews of Modern Physics 73 (2001) 33.
  23. • Yue X., Schreiner W.S., Lei J., Rocken C., Kuo Y., Wan W. Climatology of ionospheric upper transition height derived from Cosmic satellites during the solar minimum of 2008 // JASTP.- 2010.- V.72. P.1270-1274.
  24. • Zhou K.-J., Cai H., Cheng L.-J., Li. F., Feature of ion up-flow and high-latitude topside ionosphere during geomagnetic storms from the Defense Meteorological Satellite Program, Chinese Journ. Of Geoph., V. 57(11),p.3541-3550, 2014
  25. • Бернгардт О.И., Золотухина Н.А., Шпынев Б.Г. Особенности спектральных характеристик когерентного эхо в магнитную бурю 15-17 июля 2000 года по наблюдениям Иркутского радара НР // Геомагнетизм и аэрономия, 2004, Т.44.- №6 .-С.787-798.
  26. • Р.С. Саттон, Э.Г. Барто, Обучение с подкреплением, М.: БИНОМ, Лаборатория знаний, 2011, 400с.
  27. • Тащилин А.В., Романова Е.Б. Моделирование свойств плазмосферы при спокойных и возмущенных условиях // Геомагнетизм и аэрономия.-2014.- Т.54. №1, С. 1-10.
  28. • Хабитуев Д.С., Шпынев Б.Г., Вариации высоты перехода O+/H+ над Восточной Сибирью по данным Иркутского радара НР и ПЭС GPS. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, Т.11,№1,2014, с.107-117
  29. • Шпынев Б.Г., Воронов А.Л. Минимизация нелинейного функционала невязки в задачах потоковой обработки экспериментальных данных// Вычислительные методы и программирование, 2013, Т.14, с. 503-515.
  30. • Шеффилд Дж. Рассеяние электромагнитного излучения в плазме, М: Атомиздат, 1978, 280 с.

Дистанционное зондирование ионосферы

491