Ионосферные возмущения над Восточной Азией во время сильных декабрьских магнитных бурь 2006 и 2015 гг.: сходство и различие

Автор: Золотухина Н.А., Куркин В.И., Полех Н.М.

Журнал: Солнечно-земная физика @solnechno-zemnaya-fizika

Статья в выпуске: 3 т.4, 2018 года.

Бесплатный доступ

По данным ионозондов, расположенных в Восточной Азии, и картам полного электронного содержания проведен сравнительный анализ ионосферных возмущений, сопровождавших сильные геомагнитные бури 14-16 декабря 2006 г. и 19-22 декабря 2015 г. Бури имели близкие интенсивности ( Dst min=-162 и -155 нТл), но разные продолжительности главных фаз (2.5 и 19 ч). В начале обеих бурь исследуемая нами область находилась в окрестности полуночного меридиана. Отклики ионосферы на магнитные бури различались: 1) ростом критической частоты F2-слоя ионосферы на субавроральных широтах, вызванным активизацией авроральных высыпаний, в начальную фазу первой бури и отсутствием этого эффекта во время второй бури; 2) резким спадом критической частоты в вечерние часы главной фазы второй бури, связанным со смещением главного ионосферного провала на меньшие широты, и отсутствием этого эффекта во время первой бури; 3) кратковременным положительным возмущением, наблюдавшимся в субавроральных широтах только в раннюю восстановительную фазу первой бури после отрицательного ионосферного возмущения. В течение обеих бурь в средних широтах наблюдались положительные возмущения и волнообразные флуктуации критической частоты, усиливавшиеся в окрестности утреннего меридиана. Показано, что главными причинами различий между двумя ионосферными бурями являются различия между начальными состояниями магнитосферно-ионосферной системы и продолжительностями главных фаз магнитных бурь.

Еще

Сильные магнитные бури, межпланетные драйверы, эффекты зимних ионосферных бурь

Короткий адрес: https://sciup.org/142220296

IDR: 142220296   |   DOI: 10.12737/szf-43201805

Список литературы Ионосферные возмущения над Восточной Азией во время сильных декабрьских магнитных бурь 2006 и 2015 гг.: сходство и различие

  • Брюнелли Б.Е., Намгаладзе А.А. Физика ионосферы. М.: Наука, 1988. 528 с.
  • Дриацкий В.М. Природа аномального поглощения космического радиоизлучения в нижней ионосфере высоких широт. Л.: Гидрометеоиздат, 1974. 224 с.
  • Жеребцов Г.А., Пирог О.М., Разуваев О.И. Структура и динамика высокоширотной ионосферы//Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. 1986. Вып. 76. С. 165-177.
  • Романова Е.Б., Тащилин А.В. Моделирование структурных особенностей распределения концентрации электронов в плазмосфере//Солнечно-земная физика. 2013. Т. 22. С. 21-23.
  • Тащилин А.В., Романова Е.Б. Моделирование свойств плазмосферы при спокойных и возмущенных условиях//Геомагнетизм и аэрономия. 2014. Т. 54, № 1. С. 13-22 DOI: 10.7868/S0016794014010167
  • Akasofu S.I. Energy coupling between the solar wind and the magnetosphere//Space Sci. Rev. 1981. V. 28. P. 121-190.
  • Bargatze L.F., Baker D.N., McPherron R.L., Hones E.V. Magnetospheric impulse response for many levels of geomagnetic activity//J. Geophys. Res. 1985. V. 90. P. 6387-6394
  • DOI: 10.1029/JA090iA07p06387
  • Baumjohann W., Kamide Y. Hemispherical Joule heating and the AE indices//J. Geophys. Res. 1984. V. 89. P. 383-388.
  • Borovsky J.E., Denton M.H. Solar wind turbulence and shear: A superposed-epoch analysis of corotating interaction regions at 1 AU//J. Geophys. Res. 2010. V. 115. A10101
  • DOI: 10.1029/2009JA014966
  • Borries C., Mahrous A.M., Ellahouny N.M., Badeke R. Multiple ionospheric perturbations during the Saint Patrick’s Day storm 2015 in the European-African sector//J. Geophys. Res.: Space Phys. 2016. V. 121. P. 11333-11345. 10.1002/2016JA023178
  • DOI: :10.1002/2016JA023178
  • Buonsanto M.J. Ionospheric storms -a review//Space Sci. Rev. 1999. V. 88. P. 563-601
  • DOI: 10.1023/A:1005107532631
  • Chen Z., Wang J.-S., Huang C.-M., Huang L.-F. A new pair of indices to describe the relationship between ionospheric disturbances and geomagnetic activity//J. Geophys. Res.: Space Phys. 2014. V. 119. P. 10156-10163. 10.1002/20 14JA020438
  • DOI: :10.1002/2014JA020438
  • Chun F.K., Knipp D.J., McHard M.G., Lacey J.R. Joule heating patterns as a function of polar cap index//J. Geophys. Res. 2002. V. 107. N A7. P. 1119
  • DOI: 10.1029/2001JA000246
  • Clauer C.R., Cai X., Welling D., et al. Characterizing the 18 April 2002 storm-time sawtooth events using ground magnetic data//J. Geophys. Res. 2006. V. 111. A04S90. 10.1029/2005JA011099
  • DOI: :10.1029/2005JA011099
  • Dmitriev A.V., Suvorova A.V., Klimenko M.V., et al. Predictable and unpredictable ionospheric disturbances during St. Patrick’s Day magnetic storms of 2013 and 2015 and on 8-9 March 2008 // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2017. V. 122. P. 2398-2423
  • DOI: 10.1002/2016JA023260
  • Ericsson S., Ergun R.E., Carlson C.W., Peria W. The cross-polar potential drop and its correlation to the solar wind//J. Geophys. Res. 2000. V. 105. P. 18639-18654.
  • Fuller-Rowell T.J., Codrescu M.V., Roble R.G., Rich-mond A.D. How does the thermosphere and ionosphere react to a geomagnetic storm?//Magnetic Storms/Eds. B.T. Tsurutani, W.D. Gonzalez, Y. Kamide, J.K. Arballo. Washington, 1997. P. 203-226. (AGU Monograph. V. 98)
  • DOI: 10.1029/GM098
  • Gonzalez W.D., Tsurutani B.T., Lepping R.P., Schwenn R. Interplanetary phenomena associated with very intense geomagnetic storms//J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2002. V. 64. P. 173-181.
  • Gonzalez W.D., Echer E., Tsurutani B.T., et al. Interplanetary origin of intense, superintense and extreme geomagnetic storms//Space Sci. Rev. 2011. V. 158. P. 69-89
  • DOI: 10.1007/s11214-010-9715-2
  • Goodman J.M. Space Weather & Telecommunications. New York: Springer, 2005. 382 р.
  • Huang C.M. Disturbance dynamo electric fields in response to geomagnetic storms occurring at different universal times//J. Geophys. Res. 2013. V. 118. Р. 5149-5156. 10.1029/2012 JA018118
  • DOI: :10.1029/2012JA018118
  • Kalita B.R., Hazarika R., Kakoti G., et al. Conjugate hemisphere ionospheric response to the St. Patrick’s Day storms of 2013 and 2015 in the 100° E longitude sector // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2016. V. 121. P. 11364-11390
  • DOI: :10.1002/2016JA023119
  • Kamide Y., Winningham J.D. A statistical study of the "instantaneous" night side auroral oval: the equatorial boundary of electron precipitation as observed by the Isis-1 and 2 satellites//J. Geophys. Res. 1977. V. 82. P. 5573-5585. i035p05573
  • DOI: 10.1029/JA082
  • Kamide Y., Maltsev Y.P. Geomagnetic storms//Handbook of the Solar-Terrestrial Environment. Berlin; Heidelberg: Springer-Verlag, 2007. P. 355-374
  • DOI: 10.1007/11367758_14
  • King J.H. Solar wind parameters and magnetospheric coupling studies//Solar Wind -Magnetospheric Coupling/Eds. Y. Kamide, J.A. Slavin. Tokyo: Terra Scientific Publishing Company, 1986. P. 163-177.
  • Lee D.-Y., Lyons L.R., Yumoto K. Sawtooth oscillations directly driven by solar wind dynamic pressure enhancements//J. Geophys. Res. 2004. V. 109. A04202. 10246
  • DOI: 10.1029/2003JA0
  • Lei J., Burns A.G., Tsugawa T., et al. Observations and simulations of quasiperiodic ionospheric oscillations and large-scale traveling ionospheric disturbances during the December 2006 geomagnetic storm//J. Geophys. Res. 2008. V. 113. A06310
  • DOI: 10.1029/2008JA013090
  • Levitin A.E., Gromova L.I., Gromov S.V., Dremukhina L.A. Kp-index and local high-latitudinal geomagnetic activity//Proc. the 9th International Conference "Problems of Geocosmos". Saint-Petersburg, Petrodvorets, October 8-12, 2012. Saint-Petersburg, 2012. P. 295-300.
  • Liu J., Wang W., Burns A., et al. Profiles of ionospheric storm-enhanced density during the 17 March 2015 great storm//J. Geophys. Res. 2016. V. 121. P. 727-744. 10.1002/2015JA021832
  • DOI: :10.1002/2015JA021832
  • Marmet P. New digital filter for the analysis of experimental data//Rev. Sci. Instrum. 1979. 50. P. 79-83.
  • Mendillo M. Storms in the ionosphere: patterns and processes for total electron content//Rev. Geophys. 2006. V. 44. RG4001
  • DOI: 10.1029/2005RG000193
  • Pirog O.M., Polekh N.M., Zherebtsov G.A., et al. Seasonal variations of the ionospheric effects of geomagnetic storms at different latitudes of East Asia//Adv. Space Res. 2006. V. 37. P. 1075-1080.
  • Prölss G.W., Brace L.H., Mayr H.G., et al. Ionospheric storm effects at subauroral latitudes: a case study//J. Geo-phys. Res. 1991. V. 96. A2. P. 1275-1288.
  • Prölss G.W. Ionospheric F-region storms: unsolved problems characterising the Ionosphere: Meeting Proceedings RTO-MP-IST-056, Paper 10. Neuilly-sur-Seine, France: RTO, 2006. P. 10-1-10-20. Available from: http://www.rto.nato.int/abst-racts.asp (дата обращения 25 апреля 2018 г.).
  • Rodger A.S., Wrenn G.L., Rishbeth H. Geomagnetic storms in the Antarctic F-region. II. Physical interpretation // J. Atmos. Terr. Phys. 1989. V. 51. P. 851-866.
  • Sharma A.S., Baker D.N., Borovsky J.E. Nonequilibrium phenomena in the magnetosphere: phase transition, self-organized criticality and turbulence//Nonequilibrium Phenomena in Plasmas/Eds. A.S. Sharma, P.K. Kaw. Springer, 2005. P. 3-22.
  • Tereshchenko V.D., Vasiljev E.B., Ogloblina O.F., et al. The response of the polar lower ionosphere to powerful solar flares on December 5-14, 2006//Physics of Auroral Phenomena: Proc. XXX Annual Seminar. Apatity, 2007. P. 196-198.
  • Troshichev O.A., Kotikov A.L., Bolotinskaya B.D., Andrezen V.G. Influence of the IMF azimuthal component on magnetospheric substorm dynamics//J. Geomag. Geoelectr. 1986. V. 38. P. 1075-1088.
  • Troshichev O.A., Janzhura A.S., Stauning P. Unified PCN and PCS indices: method of calculation, physical sense and dependence on the IMF azimuthal and northward components//J. Geophys. Res. 2006. V. 111. A05208. 10.1029/2005 JA011402
  • DOI: :10.1029/2005JA011402
  • Tsurutani B.T., Gonzalez W.D. The interplanetary causes of magnetic storms: a review//Magnetic storms/Eds. B.T. Tsurutani, W.D. Gonzalez, Y. Kamide, J.K. Arballo. Washington, 1997. P. 77-89. (AGU Monograph. V. 98)
  • DOI: 10.1029/GM098
  • Tsurutani B.T., Echer E., Shibata K., et al. The interplanetary causes of geomagnetic activity during the 7-17 March 2012 interval: a CAWSES II overview//J. Space Weather and Space Climate. 2014. V. 4. A02
  • DOI: 10.1051/swsc/2013056
  • Velichko V.A., Boroyev R.N., Gelberg M.G., et al. North-south asymmetry of the substorm intensity depending on the IMF By-component//Earth, Planets and Space. 2002. V. 54, N 10. P. 955-961
  • DOI: 10.1186/BF03352443
  • Wang J.-S., Chen Z., Huang C.-M. A method to identify aperiodic disturbances in the ionosphere//Ann. Geophys. 2014. V. 32. P. 563-569
  • DOI: 10.5194/angeo-32-563-2014
  • Yue C., Zong Q.G., Zhang H., et al. Geomagnetic activity triggered by interplanetary shocks//J. Geophys. Res. 2010. V. 115, A00I05
  • DOI: 10.1029/2010JA015356
  • Zhang S.-R., Zhang Y., Wang W., Verkhoglyadova O.P. Geospace system responses to the St. Patrick’s Day storms in 2013 and 2015 // J. Geophys. Res. 2017. V. 122. P. 6901-6906
  • DOI: 10.1002/2017JA024232
  • Zhou X., Tsurutani B.T. Interplanetary shock triggering of nightside geomagnetic activity: substorms, pseudobreakups, and quiescent events//J. Geophys. Res. 2001. V. 106. P. 18957-18967
  • DOI: 10.1029/2000JA003028
  • Zolotukhina N., Polekh N., Kurkin V., et al. Magnetospheric disturbances associated with the 13 December 2006 solar flare and their ionospheric effects over North-East Asia//Adv. Space Res. 2012. V. 49. P. 883-897.
  • URL: https://cdaweb.gsfc.nasa.gov/cdaweb/istp_public (дата обращения 11 ноября 2016).
  • URL: http://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/wdc/Sec3.html (дата обращения 21 января 2018).
  • URL: http://www.solen.info/solar/old_reports (дата обращения 2 ноября 2016).
  • URL: https://cdaw.gsfc.nasa.gov/CME_list (дата обращения 31 мая 2016).
  • URL: http://sd-www.jhuapl.edu/Aurora/ovation/ovation_ display.html (дата обращения 6 декабря 2017).
  • URL: http://geophys.aari.ru/real_rio_arc.htm (дата обращения 25 января 2018).
  • URL: http://guvitimed.jhuapl.edu/guvi-galleryl3on2 (дата обращения 12 апреля 2018).
  • URL: http://ulcar.uml.edu/DIDBase (дата обращения 12 апреля 2018).
  • URL: http://wdc.nict.go.jp/IONO/HP2009/ISDJ/index-E.html (дата обращения 12 апреля 2018).
  • URL: http://stdb2.stelab.nagoya-u.ac.jp/mm210 (дата обращения 12 апреля 2018).
  • URL: http://pc-index.org (дата обращения 12 апреля 2018).
  • URL: http://guvitimed.jhuapl.edu (дата обращения 12 апреля 2018).
Еще
Статья научная