Изменения в области F ионосферы перед магнитными бурями (обзор)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Приводится обзор изменений ионосферных параметров в предбуревой период, наблюдаемых при анализе конкретных магнитных бурь (так называемыe “case studies”). Показано, что в результатах такого анализа в большинстве случаев видны отклонения этих параметров (прежде всего – foF2 и TEC) в дни, предшествующие внезапному началу бури. При этом многие авторы обращают на них внимание, обсуждают их связь с параметрами космической погоды, сезоном, временем суток и пространственным распределением и даже высказывают предположения о возможных механизмах формирования. Показано, что число таких публикаций заметно возросло в течение последних 4−5 лет. Подчеркивается, что изменения состояния ионосферы в предбуревые дни обнаруживаются не только в “классических” параметрах (foF2 и TEC), но и в других ионосферных характеристиках. Подробно рассматриваются статьи, посвященные именно проблеме ионосферных предвестников магнитных бурь, их связи с космической погодой и их возможной роли в предсказании предстоящей магнитной бури.

Об авторах

А. Д. Данилов

Институт прикладной геофизики им. акад. Е.К. Федорова Росгидромета (ИПГ)

Email: adanilov99@mail.ru
Россия, Москва

А. В. Константинова

Институт прикладной геофизики им. акад. Е.К. Федорова Росгидромета (ИПГ)

Автор, ответственный за переписку.
Email: adanilov99@mail.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. – Благовещенский Д.В. Космическая погода и ионосферные радиоволны. Saarbrucken – Germany: Palmarium Academic Publishing. 123 p. 2012.
  2. – Данилов А.Д. Обсуждение проблемы ионосферных предвестников магнитных бурь // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 62. № 1. С. 97−105. 2022. https://doi.org/10.31857/S0016794022010047
  3. – Данилов А.Д., Константинова А.В. Ионосферные предвестники геомагнитных бурь. 1. Обзор проблемы // Геомагнетизм и аэрономия Т. 59. № 5. С. 594−606. 2019. https://doi.org/10.1134/S001679401905002X
  4. – Данилов А.Д., Константинова А.В. Детальный анализ поведения критической частоты слоя F2 перед магнитными бурями. 1. Сезонные вариации // Гелиогеофизические исследования. Вып. 28. С. 3−12. 2020а.
  5. – Данилов А.Д., Константинова А.В. Детальный анализ поведения критической частоты слоя F2 перед магнитными бурями 2. Зависимость от времени до начала бури // Гелиогеофизические исследования. Вып. 28. С. 13−21. 2020б.
  6. – Данилов А.Д., Константинова А.В. Детальный анализ поведения критической частоты слоя F2 перед магнитными бурями. 4. Зависимость от солнечной активности // Гелиогеофизические исследования. Вып. 30. С. 3−8. 2021а. https://doi.org/10.54252/2304-7380_2021_30_3
  7. – Данилов А.Д., Константинова А.В. Детальный анализ поведения критической частоты слоя F2 перед магнитными бурями. 5. Зависимость от местного времени начала бури // Гелиогеофизические исследования. Вып. 30. С. 14−20. 2021б. https://doi.org/10.54252/2304-7380_2021_30_14
  8. – Данилов А.Д., Константинова А.В. Детальный анализ поведения критической частоты слоя F2 перед магнитными бурями. 3. Зависимость от интенсивности бури // Гелиогеофизические исследования. Вып. 29. С. 24−29. 2021в. https://doi.org/10.54252/2304-7380_2021_29_24
  9. – Данилов A.Д., Морозова Л.Д., Мирмович Э.Г. О возможной природе положительной фазы ионосферных бурь // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 25. № 5. С. 768− 772. 1985.
  10. – Константинова А.В., Данилов А.Д. Ионосферные предвестники геомагнитных бурь. 2. Анализ данных ст. Slough // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 60. № 3. С. 329−336. 2020. https://doi.org/10.31857/S0016794020030104
  11. – Константинова А.В., Данилов А.Д. Ионосферные предвестники геомагнитных бурь. 3. Анализ данных ст. Juliusruh // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 61. № 3. С. 327−335. 2021. https://doi.org/10.31857/S0016794021030081
  12. – Фетисова Н.В., Мандрикова О.В. Моделирование и анализ параметров ионосферы на основе обобщенной многокомпонентной модели // Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. Т. 41. № 4. С. 89–106. 2022. https://doi.org/10.26117/2079-6641-2022-41-4-89-106
  13. – Adebesin B.O., Bakare Nurudeen. Mid-latitude ionospheric response and plasma distribution associated with the geomagnetic storm of 12–14 October 2016 in the European sector. 2023. Available at SSRN: https://ssrn.com/ abstract=4179677 or https://doi.org/10.2139/ssrn.4179677
  14. – Adekoya B.J., Chukwuma V.U., Adebiyi S.J., Adebesin B.O., Ikubanni S.O., Bolaji O.S., Oladunjoye H.T., Bisuga O.O. Ionospheric storm effects in the EIA region in the American and Asian-Australian sectors during geomagnetic storms of October 2016 and September 2017 // Adv. Space Res. V. 72. № 4. P. 1237−1265. 2023. https://doi.org/10.1016/j.asr.2023.04.016
  15. – Akinyemi G.A., Kolawole L.B., Dairo O.F., Willoughby A.A., Abdulrahim R.B., Rabiu A.B. The response of the equatorial ionosphere over Nigeria to a geomagnetic storm event // Geomagn. Aeron. V. 61. № 4. P. 647–657. 2021. https://doi.org/10.1134/S0016793221040022
  16. – Astafyeva E., Yasyukevich Y.V., Maletckii B., Oinats A., Vesnin A., Yasyukevich A.S., Syrovatskii S., Guendouz N. Ionospheric disturbances and irregularities during the 25–26 August 2018 geomagnetic storm // J. Geophys. Res. − Space. V. 127. № 1. ID e2021JA029843. 2021. https://doi.org/10.1029/2021JA029843
  17. – Balodis J., Normand M., Zarins A. The movement of the GPS positioning discrepancy clouds at a mid-latitude region in March 2015 // Remote Sensing. V. 15. № 8. ID 2032. 2023. https://doi.org/10.3390/rs15082032
  18. – Berényi K.A., Heilig B., Urbář J., Kouba D., Kis Á., Barta V. Comprehensive analysis of the ionospheric response to the largest geomagnetic storms from solar cycle 24 over Europe // Frontiers in Astronomy and Space Science. V. 10. ID 1092850. 2023. https://doi.org/10.3389/fspas.2023
  19. – Blagoveshchensky D.V., Sergeeva M.A., Kozlovsky A. Ionospheric parameters as the precursors of disturbed geomagnetic conditions // Adv. Space Res. V. 60. № 11. P. 2437–2451. 2017. https://doi.org/10.1016/j.asr.2017.09.013
  20. – Bojilova R., Mukhtarov P. Comparative analysis of global and regional ionospheric responses during two geomagnetic storms on 3 and 4 February 2022 // Remote Sensing. V. 15. № 7. ID 1739. 2023. https://doi.org/10.3390/rs15071739
  21. – Chernigovskaya M.A., Shpynev B.G., Yasyukevich A.S. et al. Longitudinal variations of geomagnetic and ionospheric parameters in the Northern Hemisphere during magnetic storms according to multi-instrument observations // Adv. Space Res. V. 67. № 2. P. 762−776. 2021. https://doi.org/10.1016/j.asr.2020.10.028
  22. – Danilov A. Ionospheric F2-region response to geomagnetic disturbances // Adv. Space Res. V. 52. № 3. P. 343–366. 2013. https://doi.org/10.1016/j.asr.2013.04.019
  23. – Danilov A.D., Belik L.D. Thermospheric composition and the positive phase of an ionospheric storm // Adv. Space Res. V. 12. № 10. P. 257–260. 1992. https://doi.org/10.1016/0273-1177(92)90475-D
  24. – Danilov A.D., Konstantinova A.V. Behavior of foF2 prior to geomagnetic storms according to Slough and Juliusruh data // Adv. Space Res. V. 67. № 12. P. 4066−4077. 2021. https://doi.org/10.1016/j.asr.2021.02.016
  25. – de Abreu A.J., Correia E., de Jesus R., Venkatesh K., Macho E.P., Roberto M., Fagundes P.R., Gende M. Statistical analysis on the ionospheric response over South American mid-and near high-latitudes during 70 intense geomagnetic storms occurred in the period of two decades // J. Atmos. Sol.-Terr. Phy. V. 245. ID 106060. 2023. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2023.106060
  26. – Dugassa T., Mezgebe N., Habarulema J.B., Habyarimana V., Oljira A. Ionospheric response to the 23–31 August 2018 geomagnetic storm in the Europe-African longitude sector using multi-instrument observations // Adv. Space Res. V. 71. № 5. P. 2269−2287. 2023. https://doi.org/10.1016/j.asr.2022.10.063
  27. – Giri A., Adhikari B., Shrestha B., Rimal S. Wavelet coherence analysis foF2 over Boulder station during different geomagnetic activity // The Himalayan Physics. V. 10. № 1. P. 66−77. 2023.
  28. – Habyarimana V., Habarulema J.B., Dugassa T. Analysis of ionospheric stormtime effects over the East African sector during the 17 March 2013 and 2015 geomagnetic storms // Earth Planets Space. V. 75. ID 58. 2023. https://doi.org/10.1186/s40623-023-01812-9
  29. – Idosa C., Adhikari B., Shogile K. Features of ionospheric total electron content over high latitude regions during geomagnetic storm of November 04, 2021 variations of TEC over high latitude regions during geomagnetic storm of November 04, 2021 // Indian J. Phys. 2023. https://doi.org/10.1007/s12648-023-02746-4
  30. – Imtiaz N., Ali O.H., Rizvi H. Impact of the intense geomagnetic storm of August 2018 on the equatorial and low latitude ionosphere // Astrophys. Space Sci. V. 366. № 11. ID 106. 2021. https://doi.org/10.1007/s10509-021-04009-2
  31. – Joshua B.W., Adeniyi J.O., Olawepo A., Rabiu B., Daniel O., Adebiyi S.J., Adebesin B.O., Ikubanni S.O., Abdurahim B. Latitudinal dependence of ionospheric responses to some geomagnetic storms during low solar activity // Geomag. Aeron. V. 61. № 3. P. 418–437. 2021a. https://doi.org/10.1134/S0016793221030063
  32. – Joshua B.W., Adeniyi J.O., Amory-Mazaudier C., Adebiyi S.J. On the pre-magnetic storm signatures in NmF2 in some equatorial, low and mid-latitude stations // J. Geophys. Res. − Space. V. 126. № 8. ID e2021JA029459. 2021b. https://doi.org/10.1029/2021JA029459
  33. – Kane R.P. Global evolution of F2-region storms // J. Atmos. Terr. Phys. V. 35. № 11. P. 1953–1966. 1973. https://doi.org/10.1016/0021-9169(73)90112-8
  34. – Kane R.P. Global evolution of the ionospheric electron content during some geomagnetic storms // J. Atmos. Terr. Phys. V. 37. № 4. P. 601–611. 1975. https://doi.org/10.1016/0021-9169(75)90055-0
  35. – Katsko S.V., Emelyanov L.Ya. Variations in the mid-latitude iIonosphere parameters over Ukraine during the very moderate magnetic storm on December 18, 2019 // Kinemat. Phys. Celest. V. 39. № 2. P. 78–89. 2023. https://doi.org/10.3103/S0884591323020034
  36. – Kumar V.V., Parkinson M.L. A global scale picture of ionospheric peak electron density changes during geomagnetic storms // Space Weather. V. 15. № 4. P. 637–652. 2017. https://doi.org/10.1002/2016SW001573
  37. – Lissa D., Srinivasu V.K.D., Prasad D.S.V.V.D., Niranjan K. Ionospheric response to the 26 August 2018 geomagnetic storm using GPS-TEC observations along 80° E and 120° E longitudes in the Asian sector // Adv. Space Res. V. 66. № 6. P. 1427–1440. 2020. https://doi.org/10.1016/j.asr.2020.05.025
  38. – Liu L. Wan W., Zhang M-L., Zhao B., Ning B. Prestorm enhancements in NmF2 and total electron content at low latitudes // J. Geophys. Res. − Space. V. 113. № 2. ID A02311. 2008. https://doi.org/10.1029/2007JA012832
  39. – Mandrikova O.V., Fetisova N.V., Polozov Yu.A. Method for modeling of ionospheric parameters and detection of ionospheric disturbances // Comp. Math. Math. Phys. V. 61. № 7. P. 1094–1105. 2021. https://doi.org/10.1134/S0965542521070137
  40. – Mansilla G.A., Zossi M.M. Ionospheric response to the 26 August 2018 geomagnetic storm along 280° E and 316° E in the South American sector // Adv. Space Res. V. 69. № 1. P. 48–58. 2021. https://doi.org/10.1016/j.asr.2021.08.002
  41. – Mansilla G.A., Zossi M.M. Response of the South American equatorial ionization anomaly to an intense geomagnetic storm // Adv. Space Res. AISR-D-22-00608. 2023.
  42. – Mikhailov A.V., Perrone L. Pre-storm NmF2 enhancements at middle latitudes: Delusion or reality? //Ann. Geophysicae. V. 27. № 3. P. 1321−1330. 2009. https://doi.org/10.5194/angeo-27-1321-2009
  43. – Mikhailov A.V., Perrone L. Pre-storm F2-layer Q-disturbances at middle latitudes: Do they exist? // J. Atmos. Sol.-Terr. Phy. V. 213. ID 105473. 2021. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2020.105473
  44. – Mishra R.K., Adhikari B., Chapagain N.G., Baral R., Das P.K., Klausner V., Sharma M. Variation on solar wind parameters and Total Electron Content over middle-low latitude regions during intense geomagnetic storms // Radio Sci. V. 55. № 11. ID e2020RS007129. 2020. https://doi.org/10.1029/2020RS007129
  45. – Mosna Z., Kouba D., Knizova P.K., Buresova D., Chum J., Sindelarova T., Urbar J., Boska J., Saxonbergova–Jankovicova D. Ionospheric storm of September 2017 observed at ionospheric station Pruhonice, the Czech Republic // Adv. Space Res. V. 65. № 1. P. 115−128. 2020. https://doi.org/10.1016/j.asr.2019.09.024
  46. – Naidu P.P., Latha T.M., Devi M. I. Hemispheric asymmetry in ionospheric response to geomagnetic storms at midlatitudes – comparison with IRI model predictions // J. Atmos. Sol.-Terr. Phy. JASTP-D-22-00272. 2023.
  47. – Picanço G.A.S., Denardini C.M., Nogueira P.A.B. et al. Equatorial ionospheric response to storm-time electric fields during two intense geomagnetic storms over the Brazilian region using a Disturbance Ionosphere index // J. Atmos. Sol.-Terr. Phy. V. 223. ID 105734. 2021. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2021.105734
  48. – Sawadogo S., Gnabahou D.A., Sandwidi S.A., Ouattara F. Koudougou (Burkina Faso, Africa), GPS-TEC response to recurrent geomagnetic storms during solar cycle 24 declining phase // International Journal of Geophysics V. 2023. ID 4181389. 2023. https://doi.org/10.1155/2023/4181389
  49. – Sharan A. Analysing the effect of geomagnetic storms on the F2-region ionosphere in South Pacific region // Geomagn. Aeron. V. 62. № 6. P. 802−814. 2022. https://doi.org/10.1134/S0016793222060147
  50. – Singh A., Rathore V.S., Kumar S., Rao S.S., Singh S.S., Singh A.K. Effect of intense geomagnetic storms on low-latitude TEC during the ascending phase of the solar cycle 24 // J. Astrophys. Astr. V. 42. № 2. ID 99. 2021. https://doi.org/10.1007/s12036-021-09774-8
  51. – Spogli L., Sabbagh D., Regi M. et al. Ionospheric response over Brazil to the August 2018 geomagnetic storm as probed by CSES-01 and Swarm Satellites and by local ground-based Observations // J. Geophys. Res. − Space. V. 126. № 2. ID e2020JA028368. 2020. https://doi.org/10.1029/2020JA028368
  52. – Swarnalingam N., Wu D.L., Gopalswamy N. Interhemispheric asymmetries in ionospheric electron density responses during geomagnetic storms: A study using space-based and ground-based GNSS and AMPERE observations // J. Geophys. Res. − Space. V. 127. № 5. ID e2021JA030247. 2022. https://doi.org/10.1029/2021JA030247
  53. – Timoçin E. The Effect of geomagnetic storms on foF2 values over low latitude ionosonde station // Sakarya University Journal of Science V. 23. № 6. P. 1237−1241. 2019. https://doi.org/10.16984/saufenbilder.559334
  54. – Ye H., Yi W., Zhou B. et al. Multi-instrumental observations of midlatitude plasma irregularities over Eastern Asia during a moderate magnetic storm 3 on 16 July 2003 // Remote Sensing. V. 15. № 4. ID 1160. 2023. https://doi.org/10.3390/rs15041160
  55. – Younas W., Khan M., Amory-Mazaudier C., Amaechi P.O., Fleury R. Middle and low latitudes hemispheric asymmetries in Σ O/N2 and TEC during intense magnetic storms of solar cycle 24 // Adv Space Res. V. 69. № 1. P. 220–235. 2022. https://doi.org/10.1016/j.asr.2021.10.027
  56. – Zhai C., Tang S., Peng P., Cheng X., Zheng D. Driver of the positive ionospheric storm over the South American sector during 4 November 2021 geomagnetic storm // Remote Sensing. V. 15. № 1. ID 111. 2023a. https://doi.org/10.3390/rs15010111
  57. – Zhai C., Chen Y., Cheng X. Yin X. Spatiotemporal evolution and drivers of the four ionospheric storms over the American sector during the August 2018 geomagnetic storm // Atmosphere. V. 14. № 2. ID 335. 2023b. https://doi.org/10.3390/atmos14020335

Дополнительные файлы


© А.Д. Данилов, А.В. Константинова, 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах