Response of the Ionosphere to Strong Tropospheric Disturbances

S. L. Shalimov; Шалимов С. Л.; V. I. Zakharov; Захаров В. И.; M. S. Solov’eva; Соловьева М. С.; N. R. Bulatova; Булатова Н. Р.; G. M. Korkina; Коркина Г. М.; P. K. Sigachev; Сигачев П. К.

doi:10.31857/S0205961423060088

Response of the Ionosphere to Strong Tropospheric Disturbances

Authors: Shalimov S.L.¹^,2, Zakharov V.I.¹^,3^,4, Solov’eva M.S.¹, Bulatova N.R.¹^,5, Korkina G.M.⁵, Sigachev P.K.³
Affiliations:
1. Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences (IPP RAS)
2. Space Research Institute, Russian Academy of Sciences (IKI RAS)
3. Department of Physics, Moscow State University (MSU)
4. Obukhov Institute of Atmospheric Physics, Russian Academy of Sciences
5. Kamchatka Branch, Unified Geophysical Service of the Russian Academy of Sciences Federal Research Center
Issue: No 6 (2023)
Pages: 106-117
Section: ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА
URL: https://journals.rcsi.science/0205-9614/article/view/231799
DOI: https://doi.org/10.31857/S0205961423060088
EDN: https://elibrary.ru/DGBRAJ
ID: 231799

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

The response of the lower and upper ionosphere to the passage of several powerful typhoons during 2014–2016 years was studied using regional network of VLF radio stations and measurements of electron density disturbances by satellites of the SWARM mission in the Russian Far East. It was found that the disturbances of the amplitude and phase of the VLF signal, as well as the electron density during the active stage of typhoons, correspond to the passage of atmospheric internal gravity waves and their dissipation. A mechanism for the action of internal gravity waves upon the ionosphere is proposed, which allows to interpret the observed variations in the phase of the VLF signal and variations in the electron density in the upper ionosphere.

Keywords

subionospheric VLF signals, atmospheric internal gravity waves, typhoons, ionosphere

References

Ванина-Дарт Л.Б., Покровская И.В., Шарков Е.А. Реакция нижней экваториальной ионосферы на сильные тропические возмущения // Геомагнетизм и аэрономия. 2008. Т. 48. № 2. С. 255–260.
Ванина-Дарт Л.Б., Шарков Е.А. Основные результаты современных исследований физических механизмов взаимодействия тропических циклонов и ионосферы // Исслед. Земли из космоса. 2016. № 3. С. 75–83.
Данилов А.Д., Власов М.Н. Фотохимия ионизованных и возбужденных частиц в нижней ионосфере. Л.: Гидрометеоиздат, 1973. 191 с.
Данилов А.Д., Казимировский Э.С., Вергасова Г.В., Хачикян Г.Я. Метеорологические эффекты в ионосфере. Л.: Гидрометеоиздат. 1987. 267 с.
Захаров В.И., Куницын В.Е. Региональные особенности атмосферных проявлений тропических циклонов по данным наземных GPS-cетей // Геомагнетизм и Аэрономия. 2012. Т. 52. № 4. С. 562–574.
Захаров В.И., Пилипенко В.А., Грушин В.А., Хамидуллин А.Ф. Влияние тайфуна VONG-FONG 2014 на ионосферу и геомагнитное поле по данным спутников SWARM: 1. Волновые возмущения ионосферной плазмы // Солнечно-земная физика. 2019. Т. 5. № 2. С. 114–123. https://doi.org/10.12737/szf-52201914
Пахомов С.В., Князев А.К. Озон в мезосфере и электронная концентрация среднеширотной области D // Геомагнетизм и аэрономия. 1988. Т. 28. № 6. С. 976–979.
Чемберлен Дж. Теория планетных атмосфер. М.: Мир. 1981. 352 с.
Шалимов С.Л. Атмосферные волны в плазме ионосферы. М.: ИФЗ РАН, 2018. 390 с.
Шалимов С.Л., Соловьева М.С. Отклик ионосферы на прохождение тайфунов по наблюдениям методом СДВ-радиопросвечивания // Солнечно-земная физика. 2022. Т. 8. № 3. https://doi.org/10.12737/szf-81202201
Ясюкевич Ю.В., Едемский И.К., Перевалова Н.П., Полякова А.С. Отклик ионосферы на гелио- и геофизические возмущающие факторы по данным GPS. Иркутск: ИГУ. 2013. 160 с.
Forbes J.M., Palo S.E., Zhang X. Variability of the ionosphere // J. Atmos. Sol. Terr. Phys. 2000. V. 62. P. 685–693.
http://ultramsk.com.
https://www.jma.go.jp/jma/indexe.html.
http://directory.eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions/s/swarm.
https://ckp-rf.ru/usu/507436/.
http://www.gsras.ru/unu/.
http://www.gsras.ru/new/infres/.
Kelley M.C. The Earth’s Ionosphere: Plasma Physics & Electrodynamics. N.Y.: Acad. Press, 2009. 550 p.
Liu Y.M., Wang J.S., Suo Y.-C. Effects of Typhoon on the Ionosphere. Advances in Geosciences. 2006. 29. 351−360. https://doi.org/10.1142/9789812707185_0029
Mao T., Wang, J., Yang G., Yu T., Ping J., Suo, Y. Effects of typhoon Matsa on ionospheric TEC. Chinese Science Bulletin. 2010. V. 55(8), P. 712–717. https://doi.org/10.1007/s11434-009-0472-0
Olsen N., Friis-Christensen E., Floberghagen R. et al. The Swarm Satellite Constellation Application and Research Facility (SCARF) and Swarm data products // Earth Planets Space. 2013. V. 65. P. 1189–1200.
Polyakova A.S., Perevalova N.P. Comparative analysis of TEC disturbances over tropical cyclone zones in the north-west Pacific Ocean, Adv. Space Res. 2013. V. 52. P. 1416–1426, https://doi.org/10.1016 /j.asr.2013.07.029
Rice D.D., Sojka J.J., Eccles J.V., Schunk R.W. Typhoon Melor and Ionospheric weather in the Asian sector: A case study // Radio Science, 2012. V. 47. P. 1–9. https://doi.org/10.1029/2011RS004917
Vadas S.L., Fritts D.C. Influence of solar variability on gravity wave structure and dissipation in the thermosphere from tropospheric convection // J. Geophys. Res. 2006. V. 111, A10S12. https://doi.org/10.1029/2005JA011510