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)

Особенности наблюдения за «слабыми СМ ПИВ» с помощью плотной сети ГНСС приемников

Шерстюков Р.О. (1), Акчурин А.Д. (1)
(1) ФГАОУВО КФУ, Казань, РФ
Работа посвящена проблемам наблюдения за «слабыми СМ ПИВ» с помощью метода трансионосферного зондирования спутниковыми сигналами ГНСС. Наблюдение за СМ ПИВ осуществляется с помощью плотной сети приемников ГНСС сигналов (расстояние между соседними приемниками около 40 км., их количество более 150 шт.). На основе экспериментальных данных показана фрагментарность в наблюдениях за присутствующими СМ ПИВ. Часть «слабых СМ ПИВ» (с интенсивностью неоднородности электронной концентрации dN/N30%, а длина волны более 300 км.
В работе показано, что спутник G18 (в 9:40 UT 21 сентября 2016 года) детектирует характерные для СМ ПИВ полосчатые структуры на двумерных картах вариаций ПЭС с амплитудой 0.5 TECU, при этом спутник R18 (в этот же промежуток времени), находящийся в других ракурсных условиях, остается «слепым» к СМ ПИВ. Одновременное наблюдение за СМ ПИВ с помощью ионозонда, позволило оценить примерную интенсивность неоднородности dN/N равную 15%. Также в работе приводится пример наблюдения за СМ ПИВ около порога чувствительности метода ГНСС зондирования. Нам удалось пронаблюдать полосчатые структуры на двумерных картах вариаций ПЭС с длинами волн около 100 км и dN/N около 10%, по данным ионозонда такие неоднородности не видны в вариациях foF2, их можно заметить только по амплитудным вариациям следов на ионораммах (фокусировкам/дефокусировкам на А-картах)
Таким образом, статистика наблюдаемых СМ ПИВ с помощью ГНСС сигналов в средних широтах является не полной. Мы предполагаем, что это является причиной различий в интенсивности появления СМ ПИВ по данным ГНСС зондирования и других методов диагностики СМ ПИВ. Для достоверного сравнения данных ГНСС зондирования с другими приборами необходимо определить пороговые значения чувствительности приборов к СМ ПИВ, а также параметры в которых проявляются «слабые СМ ПИВ».

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 18-35-00593

Ключевые слова: ионосфера, СМ ПИВ, ГНСС трансионосферное зондирование, вертикальное зондирование, слой F2
Литература:
  1. Booker H., The role of acoustic gravity waves in the generation of spread-F and ionospheric scintillation, Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics, Vol. 41, No. , P. 501-515, 1979.
  2. Booker, H. G., P. K. Pasricha, and W. J. Powers, Use of scintillation theory to explain frequency-spread on F-region ionograms, J. Atmos. Terr. Phys., 48, 327354, 1986.
  3. Bowman, G. G., Movements of ionospheric irregularities and gravity waves, J. Atmos. Terr. Phys., 30, 721-734, 1968.
  4. Bowman, G. G., A review of some recent work on mid-latitude spread-F occurrence as detected by ionosondes, J. Geomag. Geoelectr., 42, 109-138, 1990.
  5. Saito, A., Miyazaki, S., and Fukao, S.: High resolution mapping of TEC perturbations with the GSI GPS network over Japan, Geophys. Res. Lett., 25, 3079–3082, 1998.
  6. Kotake, N., Otsuka, Y., Tsugawa, T., Ogawa, T., and Saito, A.: Statistical study of medium-scale traveling ionospheric disturbances observed with the GPS networks in Southern California, Earth Planets Space, 59, 95–102, 2007.
  7. Otsuka, Y., Kotake, N., Shiokawa, K., Ogawa, T., Tsugawa, T., and Saito, A.: Statistical Study of Medium-Scale Traveling Ionospheric Disturbances Observed with a GPS Receiver Network in Japan, Aeronomy of the Earth’s Atmosphere and Ionosphere, IAGA Special Sopron Book Series, Vol. 2, Part 3, 291–299, doi:10.1007/978-94-007-0326-1 21, 2011.
  8. Ogawa, T., N. Nishitani, Y. Otsuka, K. Shiokawa, T. Tsugawa, and K. Hosokawa (2009), Medium-scale traveling ionospheric disturbances observed with the SuperDARN Hokkaido radar, all-sky imager, and GPS network and their relation to concurrent sporadic E irregularities, J. Geophys. Res., 114, A03316.
  9. Djuth, F. T., Zhang L. D., Livneh D. J., Seker I., Smith S. M., Sulzer M. P., Mathews J. D., and Walterscheid R. L. (2010), Arecibo’s thermospheric gravity waves and the case for an ocean source, J. Geophys. Res., 115, A08305, doi:10.1029/2009JA014799.
  10. Georges, T. M. (1968), HF Doppler studies of traveling ionospheric disturbances, J. Atmos. Terr. Phys. 30, 735-746.
  11. Seker, I., D. J. Livneh, and J. D. Mathews (2009), A 3-D empirical model of F region Medium-Scale Traveling Ionospheric Disturbance bands using incoherent scatter radar and all-sky imaging at Arecibo, J. Geophys. Res., 114, A06302, doi:10.1029/2008JA014019.
  12. Lee, C. C., Y. A. Liou, Y. Otsuka, F. D. Chu, T. K. Yeh, K. Hoshinoo, and K. Matunaga (2008), Nighttime medium-scale traveling ionospheric disturbances detected by network GPS receivers in Taiwan, J. Geophys. Res., 113, A12316, doi:10.1029/2008JA013250.
  13. Miller, C. A., W. E. Swartz, M. C. Kelley, M. Mendillo, D. Nottingham, J. Scali, and B. Reinisch, Electrodynamics of midlatitude spread F, 1. Observations of unstable, gravity wave-induced ionospheric electric fields at tropical latitudes, J. Geophys. Res., 102, 11,521–11,532, 1997.
  14. Kotake, N., Otsuka, Y., Tsugawa, T., Ogawa, T., and Saito, A.: Climatological study of GPS total electron content variations caused by medium-scale traveling ionospheric disturbances, J. Geophys. Res., 111, A04306, 2006, doi:10.1029/2005JA011418.
  15. Sherstyukov, R.O., Akchurin A.D., Sherstyukov O.N., Collocated ionosonde and dense GPS/GLONASS network measurements of midlatitude MSTIDs. Advances in Space Reseach, 2017, https://doi.org/10.1016/j.asr.2017.11.026.
  16. Tsugawa, T., Otsuka, Y., Coster, A.J., Saito, A., Medium-scale traveling ionospheric disturbances detectedwith dense and wide TEC maps over North America. Geophys. Res. Lett. 34, L22101, 2007.
  17. Afraimovich, E.L., Terekhov, A.I., Udodov, M.Iu., Fridman, S.V., Refraction distortions of transionospheric radio signals caused by changes in a regular ionosphere and by travelling ionospheric disturbances. J. Atmos. Terr. Phys. 54, 1013–1020., 1992
  18. Djuth, F. T., L. D. Zhang, D. J. Livneh, I. Seker, S. M. Smith, M. P. Sulzer, J. D. Mathews, and R. L. Walterscheid, Arecibo’s thermospheric gravity waves and the case for an ocean source, J. Geophys. Res., 115, A08305, 2010, doi:10.1029/2009JA014799.

Дистанционное зондирование ионосферы

493