Исследование отклика среднеширотной ионосферы/термосферы на возрастание солнечной активности и внезапное стратосферное потепление в январе 2013 г.

В настоящей работе представлены результаты наблюдений различных параметров ионосферы и термосферы над территорией Сибири в декабре 2012 - январе 2013 годов. Указанный период представляет особый интерес для исследования физики солнечно-земных и атмосферно-ионосферных связей, поскольку характеризуется одновременным резким увеличением солнечной активности и образованием внезапного стратосферного потепления (ВСП). В работе рассмотрены вариации критической частоты F2-слоя ионосферы (foF2) по измерениям ионозондов в Томске (85° в.д., 56° с.ш.) и Иркутске (104° в.д., 52° с.ш.), а также выполнен анализ поведения полного электронного содержания (ПЭС) на основе данных фазовых двухчастотных приемников GPS/ГЛОНАСС, расположенных в исследуемых пунктах. В дополнение, мы проанализировали вариации отношения концентраций O/N2 в термосфере на основе измерений спутникового прибора GUVI TIMED. Продемонстрировано, что в рассматриваемый промежуток времени состояние ионосферы претерпевало существенные изменения. Для интерпретации выявленных возмущений выполнено сравнение экспериментальных измерений с результатами модельных расчетов, полученных с использованием Глобальной Самосогласованной Модели Термосфера, Ионосфера, Протоносфера (ГСМ ТИП) (Namgaladze et al., 1988). Показано, что солнечная активность вносит существенный вклад в изменение ионосферных параметров – для всех рассматриваемых величин регистрируется отчетливый отклик на повышение солнечной активности с начала января. В результатах модельных расчетов отмечена задержка максимумов foF2, TEC и O/N2 относительно максимума солнечной активности. Причем, в отличие от электронной концентрации (запаздывание 1-2 дня после пика F10.7), для O/N2 эффект запаздывания относительно изменений F10.7 более существенный и составляет около 4 дней. Результаты моделирования позволили отделить отклик верхней атмосферы на ВСП от отклика на изменения солнечной активности. К отклику верхней атмосферы на ВСП можно отнести: снижение foF2 и ПЭС в период развития потепления; продолжительное увеличение O/N2, foF2 и ПЭС после максимума ВСП. Предложена возможная интерпретация наблюдаемых ионосферных эффектов ВСП.
Работа выполнена в рамках грантов РФФИ № 16-35-60018 (Ясюкевич А.С., обработка и анализ спутниковых данных, данных реанализа и GPS/ГЛОНАСС), № 18-05-00594 (Клименко М.В., Ратовский К.Г., обработка, анализ и интерпретация данных иркутского ионозонда) и гранта РНФ № 17-17-01060 (Клименко В.В., Бессараб Ф.С., Кореньков Ю.Н., модельные расчеты и их анализ).