Comparison of Trends in Various Parameters of the F22 Layer

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Аннотация

Estimates of the long-term changes in the ionospheric F2-layer parameters (slab thickness, total electron content, height, and maximal electron concentration) are presented and mutually compared. It is shown that these estimates mutually agree and show that both foF2 and hmF2 are decreasing during the recent decades.

Толық мәтін

Проблема долговременных изменений (трендов) параметров ионосферного слоя F2 хорошо известна и ей посвящено много публикаций. Авторы неоднократно публиковали результаты своих определений трендов критической частоты и высоты слоя F2 (см. недавние работы Данилова и др. [2024а, б]). Цель данной работы показать, как наши результаты согласуются с результатами оценок трендов двух других параметров слоя F2 – полного содержания электронов TEC и приведенной толщины (slab thickness) ионосферного слоя F2, ST.

Существует несколько экспериментальных оценок скорости изменения со временем (тренда) ST. Эти данные получены разными методами на основании наблюдений полного содержания электронов в ионосфере TEC или моделей. Вот краткая сводка этих измерений из работы большой группы авторов [Elias et al., 2024]:

−7.6 км/год (SWACI TEC, Jakowski et al. [2017]),

−9.4 км/год (CODE TEC, Jakowski et al. [2017]),

−5.1 км/год (SPIDR, Jakowski et al. [2017]),

−5.2 км/год (Pignalberi et al., [2022]).

Примем для простоты на основании этих данных, что производная по времени величины приведенной толщины (ST) d(ST)/dt = –6 км/год. На основании тех же работ можно принять, что сама величина ST составляет примерно 300 км. В этом случае [d(ST)/dt]/ST = –0.02 в год.

По определению

ST=TEC/NmF2. (1)

Путем несложных преобразований легко получить

[d(ST)/dt]/ST =

= [d(TEC)/dt]/TEC–[d(NmF2)/dt]/NmF2. (2)

Согласно нашим исследованиям (см., например, Данилов и др. [2024а]) величина тренда критической частоты в периоды, когда изменение foF2 происходит сильнее всего (зимние месяцы, дневные часы суток), составляет около –0.05 МГц в год. Если принять среднюю величину foF2 равной 8 МГц, мы получим [d(foF2)/dt]/ foF2 =–0.006 в год.

Поскольку NmF2 пропорциональна (foF2)2, [d(NmF2)/dt]/NmF2 = –0.012 в год.

Возвращаясь к формуле (2), мы получаем

–0.02 = [d(TEC)/dt]/TEC + 0.012. (3)

Это означает, что [d(TEC)/dt]/TEC = –0.032, т.е. полное содержание электронов TEC уменьшается примерно на 3% в год.

В нашем обзоре [Данилов и Константинова, 2020] рассматривались, в том числе, и работы многих авторов по определению трендов TEC. Хотя в результатах этих работ нет полного согласия, в большинстве исследований получены отрицательные тренды TEC. Так, согласно работе Emmert et al. [2017] изменение ТEС между двумя соседними минимумами солнечной активности составляет −19.3% ± 1%. Если это так, то, принимая период между минимумами, равным 11 годам, мы получаем тренд TEC, равный –1.8% в год. Учитывая приближенный характер наших оценок, эта величина близка к величине, полученной нами выше из данных о трендах ST и foF2 (–3% в год).

В недавней работе [Данилов и др., 2024б] анализировались тренды высоты слоя F2 hmF2 по измерениям на двух ионосферных станциях. Были подробно исследованы суточные и сезонные вариации этих трендов. Опуская детали, можно утверждать согласно этим результатам, что величина hmF2 в течение последних десятилетий уменьшалась на 0.6–1.0 км в год.

Если такое систематическое уменьшение величины hmF2 действительно существует, величины TEC должны неизбежно уменьшаться, поскольку это означает, что весь слой F2 опускается на высоты с более высоким содержанием молекул, а значит – с более высокой скоростью рекомбинации. В этом случае также неизбежно должны уменьшаться величины электронной концентрации на каждой высоте и, как следствие, – величины TEC.

Таким образом, наши оценки трендов высоты слоя F2 приводят к выводу о неизбежности наличия отрицательных трендов критической частоты слоя и полного содержания электронов. Именно такие тренды и получены нами ранее на основании данных вертикального зондирования (отрицательные тренды foF2). Приведенные выше оценки трендов TEC, основанные на опубликованных трендах полутолщины слоя F2, также дают отрицательные тренды.

Основной вывод этой работы таков: четыре группы независимых экспериментальных данных о параметрах слоя F2 (foF2, hmF2, TEC и ST) дают взаимно согласующиеся указания на отрицательные тренды этих параметров. Это является дополнительным подтверждением нашей концепции отрицательных трендов foF2 и hmF2, опубликованной в ряде работ (см. Данилов и др. [2024а, б]). Стоит подчеркнуть, что все рассмотренные данные получены для средних широт.

×

Авторлар туралы

A. Danilov

Institute of Applied Geophysics

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: adanilov99@mail.ru
Ресей, Moscow

A. Konstantinova

Institute of Applied Geophysics

Email: adanilov99@mail.ru
Ресей, Moscow

Әдебиет тізімі

  1. Данилов А.Д., Константинова А.В. Долговременные вариации параметров средней и верхней атмосферы и ионосферы (обзор) // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 60. № 4. С. 411–435. 2020. https://doi.org/10.31857/S0016794020040045
  2. Данилов А.Д., Константинова А.В., Бербенева Н.А. Тренды критической частоты foF2 по данным станций северного и южного полушарий // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 64. № 3. С. 387–400. 2024а.
  3. Данилов А.Д. Константинова А.В., Бербенева Н.А. Долговременные тренды высоты максимума ионосферного слоя F2 // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 64. № 4. С. 489–502. 2024б.
  4. Elias A., Alberti T., Bravo M. et al. Long-term trends in the ionospheric equivalent slab thickness: Some evidences by Working Team #1 within IAGA WGII-F / Paper presented at the 12th International Workshop on Long-Term Changes and Trends in the Atmosphere, 6-10 May 2024, Ourense, Galicia, Spain.
  5. Emmert J.T., Mannucci A.J., McDonald S.E., Vergados P. Attribution of interminimum changes in global and hemispheric total electron content // J. Geophys. Res. – Space. V. 122. № 2. P. 2424–2439. 2017. https://doi.org/10.1002/2016JA023680
  6. Jakowski N., Hoque M.M., Mielich J., Hall C. Equivalent slab thickness of the ionosphere over Europe as an indicator of long-term temperature changes in the thermosphere // J. Atmos. Sol.– Terr. Phy. V. 163. P. 91–102. 2017. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2017.04.008
  7. Pignalberi A., Pietrella M., Pezzopane M., Nava B., Cesaroni C. The ionospheric equivalent slab thickness: A review supported by a global climatological study over two solar cycles // Space Sci. Rev. V. 218. № 4. ID 37. 2022. https://doi.org/10.1007/s11214-022-00909-z

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML

© Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».