О некоторых результатах моделирования распространения КВ радиоволн на слабонаклонных трассах среднеширотной ионосферы, связанных точкой приёма, при прохождении ПИВ

Представлены результаты моделирования распространения КВ радиоволн на двух слабонаклонных трассах среднеширотной ионосферы во время регистрации перемещающегося ионосферного возмущения (ПИВ) типа “серп”. В качестве исходных экспериментальных данных использовались ионограммы вертикального и дистанционно-частотные характеристики (ДЧХ) наклонного зондирования ионосферы, полученные во время специального эксперимента по синхронной работе трех ЛЧМ пространственно-разнесенных ионозондов 19 декабря 2019 г. [1]. Моделирование проводилось сразу для двух трасс, когда ЛЧМ-сигналы излучались последовательно в пгт Васильсурск и г. Йошкар-Ола с интервалом в одну минуту, а регистрировались в г. Нижний Новгород. Длины трасс и азимуты из пунктов передачи в пункт приема составляли соответственно 130 км; 280.3º и 240 км; 263.6º. Профиль электронной концентрации в невозмущенной ионосфере (без ПИВ) был определен по ионограмме вертикального зондирования ионосферы, полученной в 8.45 UTC на ионозонде CADI в пгт Васильсурск перед появлением ПИВ.
Моделирование распространения декаметровых волн проводилось в присутствии ПИВ. В приближении геометрической оптики выполнялся расчет траекторий лучей волн, распространяющихся в сферически-слоистой магнитоактивной ионосферной плазме. Для обыкновенной волны решались характеристические лучевые уравнения в сферической системе координат, которая была связанна с реальными сферическими географической и магнитной системой координат. Наклонение 71.6°, склонение 11.0° магнитного поля и гирочастота 1.36 МГц, используемые в расчетах, соответствовали трассам моделирования.
Возмущение профиля электронной концентрации при прохождении ПИВ моделировалось гармонической функцией (локализованной плоской полуволной) аналогично [2,3], при этом ее параметры (δ – относительная амплитуда неоднородности; L – характерный масштаб неоднородности; H – высота центра неоднородности над поверхностью Земли с соответствующей долготой и широтой; α – азимутальный угол направления распространения волны в горизонтальной плоскости; β – угол наклона плоскости распространения волны относительно вертикали) подбирались с использованием экспериментальных данных. Перемещение фронта плоской волны задавалось сдвигом центра неоднородности вдоль линий широт средних точек трасс и вдоль линий меридианов средних точек трасс.
Теоретические и экспериментальные параметры ПИВ по обеим трассам давали наилучшее совпадение при следующих значениях: δ = 0.2, L = 100 км, α = -10.25°, β = 45°, H = 250 км. Динамика поведения ПИВ показывает, что регистрируемое снижение высоты ПИВ со временем соответствует последовательному смещению центра задаваемой в модели неоднородности в юго-восточном направлении, что хорошо согласуется с [2]. Оценка азимута направления перемещения ПИВ и средней по двум трассам величины модуля скорости в этом направлении была выполнена с использованием экспериментальных ДЧХ и составила, соответственно, ≈105° и ≈85 м/с. Имеющий место заметный разброс значений скорости для разных трасс объясняется, по всей видимости, сопоставимостью периода между регистрацией последовательных ДЧХ и длительностью снятия ДЧХ в ходе эксперимента.
Работа выполнена по проекту РНФ №20-12-00197.