PREDOMINANT TRAVELING IONOSPHERIC DISTURBANCES OVER EASTERN EUROPE DURING LOW LEVELS OF SOLAR AND GEOMAGNETIC ACTIVITIES USING INCOHERENT SCATTER RADAR DATA

УДК 550.388.2, 510.535,551.511.31Предмет и цель работы: Выявление волновых процессов различных временных и пространственных масштабов в среднеширотной ионосфере над Восточной Европой вблизи характерных геофизических временных периодов (равноденствий и солнцестояний) в магнитоспокойных и слабо возмущ...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2020
Автори:	Aksonova, K. D., Panasenko, S. V.
Формат:	Стаття
Мова:	rus
Опубліковано:	Видавничий дім «Академперіодика» 2020
Теми:	перемещающиеся ионосферные возмущения магнитоспокойные условия низкая солнечная активность радар некогерентного рассеяния спектральный и кросс-корреляционный анализ полосовая фильтрация характеристики волновых процессов рухомі іоносферні збурення магнітоспокійні умови низька сонячна активність радар некогерентного розсіяння спектральний і крос-кореляційний аналіз смугова фільтрація характеристики хвильових процесів Key traveling ionospheric disturbances magnetically quiet conditions low solar activity incoherent scatter radar spectral and cross-correlation analysis bandpass filtering wave process characteristics
Онлайн доступ:	http://rpra-journal.org.ua/index.php/ra/article/view/1331
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Radio physics and radio astronomy

Репозитарії

Radio physics and radio astronomy

id	oai:ri.kharkov.ua:article-1331
record_format	ojs
institution	Radio physics and radio astronomy
collection	OJS
language	rus
topic	перемещающиеся ионосферные возмущения магнитоспокойные условия низкая солнечная активность радар некогерентного рассеяния спектральный и кросс-корреляционный анализ полосовая фильтрация характеристики волновых процессов рухомі іоносферні збурення магнітоспокійні умови низька сонячна активність радар некогерентного розсіяння спектральний і крос-кореляційний аналіз смугова фільтрація характеристики хвильових процесів Key traveling ionospheric disturbances magnetically quiet conditions low solar activity incoherent scatter radar spectral and cross-correlation analysis bandpass filtering wave process characteristics
spellingShingle	перемещающиеся ионосферные возмущения магнитоспокойные условия низкая солнечная активность радар некогерентного рассеяния спектральный и кросс-корреляционный анализ полосовая фильтрация характеристики волновых процессов рухомі іоносферні збурення магнітоспокійні умови низька сонячна активність радар некогерентного розсіяння спектральний і крос-кореляційний аналіз смугова фільтрація характеристики хвильових процесів Key traveling ionospheric disturbances magnetically quiet conditions low solar activity incoherent scatter radar spectral and cross-correlation analysis bandpass filtering wave process characteristics Aksonova, K. D. Panasenko, S. V. PREDOMINANT TRAVELING IONOSPHERIC DISTURBANCES OVER EASTERN EUROPE DURING LOW LEVELS OF SOLAR AND GEOMAGNETIC ACTIVITIES USING INCOHERENT SCATTER RADAR DATA
topic_facet	перемещающиеся ионосферные возмущения магнитоспокойные условия низкая солнечная активность радар некогерентного рассеяния спектральный и кросс-корреляционный анализ полосовая фильтрация характеристики волновых процессов рухомі іоносферні збурення магнітоспокійні умови низька сонячна активність радар некогерентного розсіяння спектральний і крос-кореляційний аналіз смугова фільтрація характеристики хвильових процесів Key traveling ionospheric disturbances magnetically quiet conditions low solar activity incoherent scatter radar spectral and cross-correlation analysis bandpass filtering wave process characteristics
format	Article
author	Aksonova, K. D. Panasenko, S. V.
author_facet	Aksonova, K. D. Panasenko, S. V.
author_sort	Aksonova, K. D.
title	PREDOMINANT TRAVELING IONOSPHERIC DISTURBANCES OVER EASTERN EUROPE DURING LOW LEVELS OF SOLAR AND GEOMAGNETIC ACTIVITIES USING INCOHERENT SCATTER RADAR DATA
title_short	PREDOMINANT TRAVELING IONOSPHERIC DISTURBANCES OVER EASTERN EUROPE DURING LOW LEVELS OF SOLAR AND GEOMAGNETIC ACTIVITIES USING INCOHERENT SCATTER RADAR DATA
title_full	PREDOMINANT TRAVELING IONOSPHERIC DISTURBANCES OVER EASTERN EUROPE DURING LOW LEVELS OF SOLAR AND GEOMAGNETIC ACTIVITIES USING INCOHERENT SCATTER RADAR DATA
title_fullStr	PREDOMINANT TRAVELING IONOSPHERIC DISTURBANCES OVER EASTERN EUROPE DURING LOW LEVELS OF SOLAR AND GEOMAGNETIC ACTIVITIES USING INCOHERENT SCATTER RADAR DATA
title_full_unstemmed	PREDOMINANT TRAVELING IONOSPHERIC DISTURBANCES OVER EASTERN EUROPE DURING LOW LEVELS OF SOLAR AND GEOMAGNETIC ACTIVITIES USING INCOHERENT SCATTER RADAR DATA
title_sort	predominant traveling ionospheric disturbances over eastern europe during low levels of solar and geomagnetic activities using incoherent scatter radar data
title_alt	ПРЕОБЛАДАЮЩИЕ ПЕРЕМЕЩАЮЩИЕСЯ ИОНОСФЕРНЫЕ ВОЗМУЩЕНИЯ НАД ВОСТОЧНОЙ ЕВРОПОЙ ПРИ НИЗКИХ УРОВНЯХ СОЛНЕЧНОЙ И ГЕОМАГНИТНОЙ АКТИВНОСТЕЙ ПО ДАННЫМ РАДАРА НЕКОГЕРЕНТНОГО РАССЕЯНИЯ ПЕРЕВАЖАЮЧІ РУХОМІ ІОНОСФЕРНІ ЗБУРЕННЯ НАД СХІДНОЮ ЄВРОПОЮ ЗА НИЗЬКИХ РІВНІВ СОНЯЧНОЇ ТА ГЕОМАГНІТНОЇ АКТИВНОСТЕЙ ЗА ДАНИМИ РАДАРА НЕКОГЕРЕНТНОГО РОЗСІЯННЯ
description	УДК 550.388.2, 510.535,551.511.31Предмет и цель работы: Выявление волновых процессов различных временных и пространственных масштабов в среднеширотной ионосфере над Восточной Европой вблизи характерных геофизических временных периодов (равноденствий и солнцестояний) в магнитоспокойных и слабо возмущенных условиях при низкой солнечной активности; оценка и расчет характеристик перемещающихся ионосферных возмущений (ПИВ) на основе анализа вариаций мощности некогерентно рассеянного сигнала, соответствующих возмущениям концентрации электронов; анализ источников генерации ПИВ.Методы и методология:Проведена обработка временных зависимостей мощности некогерентно рассеянного сигнала с последующей полосовой фильтрацией данных в различных диапазонах периодов преобладающих колебаний. Для удаления медленных вариаций сигнала (тренда) и быстрых осцилляций, которые могут быть вызваны воздействием шума, начальные временные ряды пропускались через цифровой фильтр с широкой полосой пропускания 5÷125 мин с последующим применением спектрального анализа для локализации преобладающих колебаний на осях времени и периодов. Далее выделялись три поддиапазона: 15÷30, 30÷60 и 60÷120 мин. Для каждого поддиапазона определялись преобладающие ПИВ и оценивались их характеристики. Вертикальные составляющие фазовой скорости и длины волны возмущений находились методом кросс-корреляционного анализа, а их горизонтальные компоненты оценивались с использованием дисперсионного уравнения для акустико-гравитационных волн (АГВ).Результаты: Выявлены крупномасштабные и среднемасштабные ПИВ на высотах 100÷400 км. Спектральный анализ показал, что для всех сезонов наибольшую энергию среди преобладающих квазипериодических возмущений имели те, что попадали в интервал периодов от 60 до 120 мин. ПИВ с периодами 15÷120 мин имели продолжительность от 2 до 10 ч. Всего зарегистрировано 59 ПИВ, большая часть которых (49 событий), скорее всего, была проявлением АГВ, распространявшихся снизу вверх (их источники располагались на более низких высотах). Получены средние значения параметров крупномасштабных возмущений в поддиапазонах 30÷60 мин (средний период колебаний – 45 мин) и 60÷120 мин (82 мин): максимальная относительная амплитуда вариаций – 0.14 и 0.20 соответственно; вертикальная фазовая скорость – 105 и 56 м/с; горизонтальная фазовая скорость – 495 и 473 м/с; вертикальная длина волны – 285 и 282 км; горизонтальная длина волны – 1358 и 2322 км. Средние значения этих же параметров среднемасштабных АГВ/ПИВ в поддиапазонах 15÷30 мин (средний период – 22 мин) и 30÷60 мин (41 мин) составляли соответственно 0.13 и 0.13; 127 и 64 м/с; 289 и 268 м/с; 166 и 157 км; 403 и 658 км. Продемонстрировано, что наибольшее количество ПИВ наблюдалось вблизи зимнего солнцестояния и осеннего равноденствия.Заключение: В результате многолетнего систематического мониторинга состояния ионосферы с использованием харьковского радара некогерентного рассеяния определены характеристики ПИВ, наблюдавшихся в периоды, близкие к равноденствиям и солцестояниям, при низких уровнях солнечной и геомагнитной активностей. Доказано присутствие крупномасштабных ПИВ даже в магнитоспокойных условиях.Обсуждены наиболее вероятные источники обнаруженных ПИВ. Полученные результаты позволят уточнить знания о характеристиках среднеширотных ПИВ, а также будут способствовать совершенствованию глобальных и региональных моделей ионосферы.Ключевые слова: перемещающиеся ионосферные возмущения, магнитоспокойные условия, низкая солнечная активность, радар некогерентного рассеяния, спектральный и кросс-корреляционный анализ, полосовая фильтрация, характеристики волновых процессовСтатья поступила в редакцию 18.12.2019Radio phys. radio astron. 2020, 25(2): 100-117 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1. Yiğit E. and Medvedev A. S. Internal wave coupling processes in Earth’s atmosphere. Adv. Space Res. 2015. Vol. 55, Is. 4. P. 983–1003. DOI: 10.1016/j.asr.2014.11.0202. Hunsucker R. D. Atmospheric gravity waves generated in the high-latitude ionosphere: A review. Rev. Geophys. Space Phys. 1982. Vol. 20, Is. 2. P. 293–315. DOI: 10.1029/RG020i002p00293.3. Hocke, K. and Schlegel K. A review of atmospheric gravity waves and travelling ionospheric disturbances 1982–1995. Ann. Geophys. 1996. Vol. 14, Is. 9. P. 917–940. DOI: 10.1007/s00585-996-0917-64. Черногор Л. Ф., Панасенко С. В., Фролов В. Л., Домнин И. Ф. Наблюдения волновых возмущений в ионосфере на харьковском радаре некогерентного рассеяния при воздействии на околоземную плазму мощным радиоизлучением. Изв. вузов. Радиофизика. 2015. Т. 58, № 2. С. 85–99.5. Госсард Э. Э., Хук У. Х. Волны в атмосфере. Москва: Мир, 1978. 532 с.6. Miyoshi Y., Jin H., Fujiwara H., and Shinagawa H. Numerical Study of Traveling Ionospheric Disturbances Generated by an Upward Propagating Gravity Wave. J. Geophys. Res. Space Phys. 2018. Vol. 123, Is. 3. P. 2141–2155. DOI: 10.1002/2017JA0251107. Tsugawa T., Saito A., and Otsuka Y. A statistical study of large-scale traveling ionospheric disturbances using the GPS network in Japan. J. Geophys. Res. Space Phys. 2004. Vol. 109, Is. A6. DOI: 10.1029/2003JA0103028. Ding F., Wan W., Liu L., Afraimovich E. L., Voeykov S.V., and Perevalova N. P. A statistical study of large-scale traveling ionospheric disturbances observed by GPS TEC during major magnetic storms over the years 2003–2005. J. Geophys. Res. Space Phys. 2008. Vol. 113, Is. A3. id. A00A01. DOI :10.1029/2008JA0130379. Jonah O. F., Coster A., Zhang S., Goncharenko L., Erickson P. J., de Paula E. R., and Kherani E. A. TID Observations and Source Analysis During the 2017 Memorial Day Weekend Geomagnetic Storm Over North America. J. Geophys. Res. Space Phys. 2018. Vol. 123, Is. 10. P. 8749–8765. DOI: 10.1029/2018JA02536710. Arras C., Wickert J., Beyerle G., Heise S., Schmidt T., and Jacob C. A global climatology of ionospheric irregularities derived from GPS radio occultation. Geophys. Res. Lett. 2008. Vol. 35, Is. 14. id. L14809. DOI: 10.1029/2008GL03415811. Otsuka Y., Suzuki K., Nakagawa S., Nishioka M., Shiokawa K., and Tsugawa T. GPS observations of medium‐scale traveling ionospheric disturbances over Europe. Ann. Geophys. 2013. Vol. 31, Is. 2. P. 163–172. DOI: 10.5194/angeo-31-163-201312. Мисюра В. А., Пахомова О. В., Черногор Л. Ф. Исследование глобальных и крупномасштабных возмущений в ионосфере с помощью сети ионозондов. Космическая наука и техника. 1989. № 4. С. 72–75.13. MacDougall J.W. and Jayachandran P.T. Solar terminator and auroral sources for traveling ionospheric disturbances in the midlatitude F region. J. Atmos. Sol.-Terr. Phys. 2011. Vol. 73, Is. 17-18. P. 2437–2443. DOI: 10.1016/j.jastp.2011.10.00914. Otsuka Y., Shiokawa K., Ogawa T., and Wilkinson P. Geomagnetic conjugate observations of medium‐scale traveling ionospheric disturbances at midlatitude using all‐sky airglow imagers. Geophys. Res. Lett. 2004. Vol. 31, Is. 15. id. L15803. DOI: 10.1029/2004GL02026215. Chisham G., Lester M., Milan S. E., Freeman M. P., Bristow W. A., Grocott A., McWilliams K. A., Ruohoniemi J. M., Yeoman T. K., Dyson P. L., Greenwald R. A., Kikuchi T., Pinnock M., Rash J. P. S., Sato N., Sofko G. J., Villain J.-P., and Walker A. D. M. A decade of the Super Dual Auroral Radar Network (SuperDARN): scientific achievements, new techniques and future directions. Surv. Geophys. 2007. Vol. 28, Is. 1. P. 33–109. DOI: 10.1007/s10712-007-9017-816. Медведев А. В., Ратовский К. Г., Толстиков М. В., Щербаков А. А., Алсаткин С. С. Cтатистическое исследование характеристик распространения перемещающихся ионосферных возмущений по данным радиофизического комплекса ИСЗФ СО РАН. Солнечно-земная физика: сб. науч. тр. Новосибирск: Из-во СО РАН, 2012. Вып. 20 (133). С. 85–91.17. Nicolls M. J. and Heinselman C. J. Three‐dimensional measurements of traveling ionospheric disturbances with the Poker Flat Incoherent Scatter Radar. Geophys. Res. Lett. 2007. Vol. 34, Is. 21. id. L21104. DOI: 10.1029/2007GL03150618. Nicolls M. J., Kelley M. C., Coster A. J., González S. A., and Makela J. J. Imaging the structure of a large-scale TID using ISR and TEC data. Geophys. Res. Lett. 2004. Vol. 31, Is. 9. id. L09812. DOI: 10.1029/2004GL019797.19. Klausner V., Fagundes P. R., Sahai Y., Wrasse C. M., Pillat V. G., and Becker‐Guedes F. Observations of GW/TID oscillations in the F2 layer at low latitude during high and low solar activity, geomagnetic quiet and disturbed periods. J. Geophys. Res. Space Phys. 2009. Vol. 114, Is. A2. id. A02313. DOI: 10.1029/2008JA01344820. Domnin I. F., Chepurnyy Y. M., Emelyanov L. Y., Chernyaev S. V., Kononenko A. F., Kotov D.V., Bogomaz O. V., and Iskra D. A. Kharkiv incoherent scatter facility. Bulletin of NTU “KhPI”. Series: Radiophysics and Ionosphere. Kharkiv: NTU “KhPI”, 2014. Is. 47 (1089). P. 28–42.21. Бурмака В. П., Панасенко С. В., Черногор Л. Ф. Современные методы спектрального анализа квазипериодических процессов в геокосмосе. Успехи современной радиоэлектроники. 2007. № 11. С. 3–24.22. Аксенова Е. Д., Панасенко С. В. Сезонные вариации параметров волновых процессов в ионосфере по данным метода некогерентного рассеяния. Вестник НТУ “ХПИ”: сб науч. тр. Серия: Радиофизика и иносфера. Харьков: НТУ “ХПИ”, 2016. №. 34 (1206). С. 73–77.23. Аксёнова Е. Д., Панасенко С. В. Проявления волновых процессов в параметрах ионосферной плазмы в период геокосмической бури 1–3 сентября 2016 г. Радіофізика і радіоастрономія. 2019. Т. 24. № 1. С. 55–67. DOI: 10.15407/rpra24.01.055.24. Панасенко С. В. Выявление волновых возмущений концентрации электронов в вариациях мощности некогерентно рассеянного сигнала. Вестник НТУ “ХПИ”: сб науч. тр. Серия: Радиофизика и иносфера. Харьков: НТУ “ХПИ”, 2015. № 37 (1146). С. 13–17.25. Vadas S. L. and Nicolls M. J. Temporal evolution of neutral, thermospheric winds and plasma response using PFISR measurements of gravity waves. J. Atmos. Sol.-Terr. Phys. 2009. Vol. 71, Is. 6-7. P. 744–770. DOI: 10.1016/j.jastp.2009.01.01126. Сомсиков В. М. Волны в атмосфере, обусловленные солнечным терминатором. Обзор. Геомагнетизм и аэрономия. 1991. Т. 31, № 1. С. 1–12.27. Song Q., Ding F., Wan W., Ning B., Liu L., Zhao B., Li Q., and Zhang, R. Statistical study of large-scale traveling ionospheric disturbances generated by the solar terminator over China. J. Geophys. Res. Space Phys. 2013. Vol. 118, Is. 7. P. 4583–4593. DOI: 10.1002/jgra.5042328. Afraimovich E. L. First GPS-TEC evidence for the wave structure excited by the solar terminator. Earth, Planets Space. 2008. Vol. 60. P. 895–900. DOI: 10.1186/BF0335284329. Forbes J. M., Bruinsma S. L., Miyoshi Y., and Fujiwara H. A solar terminator wave in thermosphere neutral densities measured by the CHAMP satellite. Geophys. Res. Lett. 2008. Vol. 35, Is. 14. id. L14802. P. 1–4. DOI: 10.1029/2008GL03407530. Ерохин Н. С., Зольникова Н. Н., Михайловская Л. А. Особенности взаимодействия внутренних гравитационных волн с температурно-ветровыми структурами атмосферы при распространении в ионосферу. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2007. Вып. 4, № 2. С. 84–89.31. Куницын В. Е., Крысанов Б. Ю., Воронцов А. М. Генерация акустико-гравитационных волн различными источниками на поверхности Земли. Вестник Московского университета. Сер. 3, Физика. Астрономия. 2015. № 6. С. 112–119.32. Waldock J. A. and Jones T. B. HF Doppler observations of medium-scale travelling ionospheric disturbances at mid-latitudes. J. Atmos. Terr. Phys. 1986. Vol. 48, Is. 3. P. 245–260. DOI: 10.1016/0021-9169(86)90099-133. Кшевецкий С. П., Курдяева Ю. А. Численное исследование влияния акустико-гравитационных волн от источника давления на поверхности Земли на температуру термосферы. Труды Кольского научного центра РАН. Гелиогеофизика. 2016. Вып. 2. C. 161–166.34. Vadas S. L. and Liu H. Generation of large-scale gravity waves and neutral winds in the thermosphere from the dissipation of convectively generated gravity waves. J. Geophys. Res. Space Phys. 2009. Vol. 114, Is. A10. id. A10310. DOI: 10.1029/2009JA01410835. Козак Л. В., Пилипенко С. Г. Изменение температуры верхней атмосферы Земли над ураганами по спутниковым измерениям. 2011. Т. 7, № 1. С. 42–47. DOI: 10.18372/2411-6602.07.1042.36. Panasenko S. V., Goncharenko L. P., Erickson P. J., Aksonova K. D., and Domnin I. F. Traveling ionospheric disturbances observed by Kharkiv and Millstone Hill incoherent scatter radars near vernal equinox and summer solstice. J. Atmos. Sol.-Terr. Phys. 2018. Vol. 172. P. 10–23. DOI: 10.1016/j.jastp.2018.03.00137. Bristow W. A., Greenwald R. A., and Villain J. P. On the seasonal dependence of medium-scale atmospheric gravity waves in the upper atmosphere at high latitudes. J. Geophys. Res. Space Phys. 1996. Vol. 101, Is. A7. P. 15685–15699. DOI: 10.1029/96JA0101038. Онищенко О. Г., Похотелов О. А., Астафьева Н. М. Планетарные волны в атмосфере. Обзор. Москва: ИКИ РАН, 2007. 32 с.39. Kotake N., Otsuka Y., Tsugawa T., Ogawa T., and Saito A. Climatological study of GPS total electron content variations caused by medium‐scale traveling ionospheric disturbances. J. Geophys. Res. Space Phys. 2006. Vol. 111, Is. A4. id. A04306. DOI: 10.1029/2005JA011418.40. Perkins F. Spread F and ionospheric currents. J. Geophys. Res. 1973. Vol. 78, Is. 1. P. 218–226. DOI: 10.1029/JA078i001p00218
publisher	Видавничий дім «Академперіодика»
publishDate	2020
url	http://rpra-journal.org.ua/index.php/ra/article/view/1331
work_keys_str_mv	AT aksonovakd preobladaûŝieperemeŝaûŝiesâionosfernyevozmuŝeniânadvostočnojevropojprinizkihurovnâhsolnečnojigeomagnitnojaktivnostejpodannymradaranekogerentnogorasseâniâ AT panasenkosv preobladaûŝieperemeŝaûŝiesâionosfernyevozmuŝeniânadvostočnojevropojprinizkihurovnâhsolnečnojigeomagnitnojaktivnostejpodannymradaranekogerentnogorasseâniâ AT aksonovakd perevažaûčíruhomííonosfernízburennânadshídnoûêvropoûzanizʹkihrívnívsonâčnoítageomagnítnoíaktivnostejzadanimiradaranekogerentnogorozsíânnâ AT panasenkosv perevažaûčíruhomííonosfernízburennânadshídnoûêvropoûzanizʹkihrívnívsonâčnoítageomagnítnoíaktivnostejzadanimiradaranekogerentnogorozsíânnâ AT aksonovakd predominanttravelingionosphericdisturbancesovereasterneuropeduringlowlevelsofsolarandgeomagneticactivitiesusingincoherentscatterradardata AT panasenkosv predominanttravelingionosphericdisturbancesovereasterneuropeduringlowlevelsofsolarandgeomagneticactivitiesusingincoherentscatterradardata
first_indexed	2024-05-26T06:29:30Z
last_indexed	2024-05-26T06:29:30Z
_version_	1800358367478153216
spelling	oai:ri.kharkov.ua:article-13312020-06-09T10:20:32Z ПРЕОБЛАДАЮЩИЕ ПЕРЕМЕЩАЮЩИЕСЯ ИОНОСФЕРНЫЕ ВОЗМУЩЕНИЯ НАД ВОСТОЧНОЙ ЕВРОПОЙ ПРИ НИЗКИХ УРОВНЯХ СОЛНЕЧНОЙ И ГЕОМАГНИТНОЙ АКТИВНОСТЕЙ ПО ДАННЫМ РАДАРА НЕКОГЕРЕНТНОГО РАССЕЯНИЯ ПЕРЕВАЖАЮЧІ РУХОМІ ІОНОСФЕРНІ ЗБУРЕННЯ НАД СХІДНОЮ ЄВРОПОЮ ЗА НИЗЬКИХ РІВНІВ СОНЯЧНОЇ ТА ГЕОМАГНІТНОЇ АКТИВНОСТЕЙ ЗА ДАНИМИ РАДАРА НЕКОГЕРЕНТНОГО РОЗСІЯННЯ PREDOMINANT TRAVELING IONOSPHERIC DISTURBANCES OVER EASTERN EUROPE DURING LOW LEVELS OF SOLAR AND GEOMAGNETIC ACTIVITIES USING INCOHERENT SCATTER RADAR DATA Aksonova, K. D. Panasenko, S. V. перемещающиеся ионосферные возмущения; магнитоспокойные условия; низкая солнечная активность; радар некогерентного рассеяния; спектральный и кросс-корреляционный анализ; полосовая фильтрация; характеристики волновых процессов рухомі іоносферні збурення; магнітоспокійні умови; низька сонячна активність; радар некогерентного розсіяння; спектральний і крос-кореляційний аналіз; смугова фільтрація; характеристики хвильових процесів Key traveling ionospheric disturbances; magnetically quiet conditions; low solar activity; incoherent scatter radar; spectral and cross-correlation analysis; bandpass filtering; wave process characteristics УДК 550.388.2, 510.535,551.511.31Предмет и цель работы: Выявление волновых процессов различных временных и пространственных масштабов в среднеширотной ионосфере над Восточной Европой вблизи характерных геофизических временных периодов (равноденствий и солнцестояний) в магнитоспокойных и слабо возмущенных условиях при низкой солнечной активности; оценка и расчет характеристик перемещающихся ионосферных возмущений (ПИВ) на основе анализа вариаций мощности некогерентно рассеянного сигнала, соответствующих возмущениям концентрации электронов; анализ источников генерации ПИВ.Методы и методология:Проведена обработка временных зависимостей мощности некогерентно рассеянного сигнала с последующей полосовой фильтрацией данных в различных диапазонах периодов преобладающих колебаний. Для удаления медленных вариаций сигнала (тренда) и быстрых осцилляций, которые могут быть вызваны воздействием шума, начальные временные ряды пропускались через цифровой фильтр с широкой полосой пропускания 5÷125 мин с последующим применением спектрального анализа для локализации преобладающих колебаний на осях времени и периодов. Далее выделялись три поддиапазона: 15÷30, 30÷60 и 60÷120 мин. Для каждого поддиапазона определялись преобладающие ПИВ и оценивались их характеристики. Вертикальные составляющие фазовой скорости и длины волны возмущений находились методом кросс-корреляционного анализа, а их горизонтальные компоненты оценивались с использованием дисперсионного уравнения для акустико-гравитационных волн (АГВ).Результаты: Выявлены крупномасштабные и среднемасштабные ПИВ на высотах 100÷400 км. Спектральный анализ показал, что для всех сезонов наибольшую энергию среди преобладающих квазипериодических возмущений имели те, что попадали в интервал периодов от 60 до 120 мин. ПИВ с периодами 15÷120 мин имели продолжительность от 2 до 10 ч. Всего зарегистрировано 59 ПИВ, большая часть которых (49 событий), скорее всего, была проявлением АГВ, распространявшихся снизу вверх (их источники располагались на более низких высотах). Получены средние значения параметров крупномасштабных возмущений в поддиапазонах 30÷60 мин (средний период колебаний – 45 мин) и 60÷120 мин (82 мин): максимальная относительная амплитуда вариаций – 0.14 и 0.20 соответственно; вертикальная фазовая скорость – 105 и 56 м/с; горизонтальная фазовая скорость – 495 и 473 м/с; вертикальная длина волны – 285 и 282 км; горизонтальная длина волны – 1358 и 2322 км. Средние значения этих же параметров среднемасштабных АГВ/ПИВ в поддиапазонах 15÷30 мин (средний период – 22 мин) и 30÷60 мин (41 мин) составляли соответственно 0.13 и 0.13; 127 и 64 м/с; 289 и 268 м/с; 166 и 157 км; 403 и 658 км. Продемонстрировано, что наибольшее количество ПИВ наблюдалось вблизи зимнего солнцестояния и осеннего равноденствия.Заключение: В результате многолетнего систематического мониторинга состояния ионосферы с использованием харьковского радара некогерентного рассеяния определены характеристики ПИВ, наблюдавшихся в периоды, близкие к равноденствиям и солцестояниям, при низких уровнях солнечной и геомагнитной активностей. Доказано присутствие крупномасштабных ПИВ даже в магнитоспокойных условиях.Обсуждены наиболее вероятные источники обнаруженных ПИВ. Полученные результаты позволят уточнить знания о характеристиках среднеширотных ПИВ, а также будут способствовать совершенствованию глобальных и региональных моделей ионосферы.Ключевые слова: перемещающиеся ионосферные возмущения, магнитоспокойные условия, низкая солнечная активность, радар некогерентного рассеяния, спектральный и кросс-корреляционный анализ, полосовая фильтрация, характеристики волновых процессовСтатья поступила в редакцию 18.12.2019Radio phys. radio astron. 2020, 25(2): 100-117 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1. Yiğit E. and Medvedev A. S. Internal wave coupling processes in Earth’s atmosphere. Adv. Space Res. 2015. Vol. 55, Is. 4. P. 983–1003. DOI: 10.1016/j.asr.2014.11.0202. Hunsucker R. D. Atmospheric gravity waves generated in the high-latitude ionosphere: A review. Rev. Geophys. Space Phys. 1982. Vol. 20, Is. 2. P. 293–315. DOI: 10.1029/RG020i002p00293.3. Hocke, K. and Schlegel K. A review of atmospheric gravity waves and travelling ionospheric disturbances 1982–1995. Ann. Geophys. 1996. Vol. 14, Is. 9. P. 917–940. DOI: 10.1007/s00585-996-0917-64. Черногор Л. Ф., Панасенко С. В., Фролов В. Л., Домнин И. Ф. Наблюдения волновых возмущений в ионосфере на харьковском радаре некогерентного рассеяния при воздействии на околоземную плазму мощным радиоизлучением. Изв. вузов. Радиофизика. 2015. Т. 58, № 2. С. 85–99.5. Госсард Э. Э., Хук У. Х. Волны в атмосфере. Москва: Мир, 1978. 532 с.6. Miyoshi Y., Jin H., Fujiwara H., and Shinagawa H. Numerical Study of Traveling Ionospheric Disturbances Generated by an Upward Propagating Gravity Wave. J. Geophys. Res. Space Phys. 2018. Vol. 123, Is. 3. P. 2141–2155. DOI: 10.1002/2017JA0251107. Tsugawa T., Saito A., and Otsuka Y. A statistical study of large-scale traveling ionospheric disturbances using the GPS network in Japan. J. Geophys. Res. Space Phys. 2004. Vol. 109, Is. A6. DOI: 10.1029/2003JA0103028. Ding F., Wan W., Liu L., Afraimovich E. L., Voeykov S.V., and Perevalova N. P. A statistical study of large-scale traveling ionospheric disturbances observed by GPS TEC during major magnetic storms over the years 2003–2005. J. Geophys. Res. Space Phys. 2008. Vol. 113, Is. A3. id. A00A01. DOI :10.1029/2008JA0130379. Jonah O. F., Coster A., Zhang S., Goncharenko L., Erickson P. J., de Paula E. R., and Kherani E. A. TID Observations and Source Analysis During the 2017 Memorial Day Weekend Geomagnetic Storm Over North America. J. Geophys. Res. Space Phys. 2018. Vol. 123, Is. 10. P. 8749–8765. DOI: 10.1029/2018JA02536710. Arras C., Wickert J., Beyerle G., Heise S., Schmidt T., and Jacob C. A global climatology of ionospheric irregularities derived from GPS radio occultation. Geophys. Res. Lett. 2008. Vol. 35, Is. 14. id. L14809. DOI: 10.1029/2008GL03415811. Otsuka Y., Suzuki K., Nakagawa S., Nishioka M., Shiokawa K., and Tsugawa T. GPS observations of medium‐scale traveling ionospheric disturbances over Europe. Ann. Geophys. 2013. Vol. 31, Is. 2. P. 163–172. DOI: 10.5194/angeo-31-163-201312. Мисюра В. А., Пахомова О. В., Черногор Л. Ф. Исследование глобальных и крупномасштабных возмущений в ионосфере с помощью сети ионозондов. Космическая наука и техника. 1989. № 4. С. 72–75.13. MacDougall J.W. and Jayachandran P.T. Solar terminator and auroral sources for traveling ionospheric disturbances in the midlatitude F region. J. Atmos. Sol.-Terr. Phys. 2011. Vol. 73, Is. 17-18. P. 2437–2443. DOI: 10.1016/j.jastp.2011.10.00914. Otsuka Y., Shiokawa K., Ogawa T., and Wilkinson P. Geomagnetic conjugate observations of medium‐scale traveling ionospheric disturbances at midlatitude using all‐sky airglow imagers. Geophys. Res. Lett. 2004. Vol. 31, Is. 15. id. L15803. DOI: 10.1029/2004GL02026215. Chisham G., Lester M., Milan S. E., Freeman M. P., Bristow W. A., Grocott A., McWilliams K. A., Ruohoniemi J. M., Yeoman T. K., Dyson P. L., Greenwald R. A., Kikuchi T., Pinnock M., Rash J. P. S., Sato N., Sofko G. J., Villain J.-P., and Walker A. D. M. A decade of the Super Dual Auroral Radar Network (SuperDARN): scientific achievements, new techniques and future directions. Surv. Geophys. 2007. Vol. 28, Is. 1. P. 33–109. DOI: 10.1007/s10712-007-9017-816. Медведев А. В., Ратовский К. Г., Толстиков М. В., Щербаков А. А., Алсаткин С. С. Cтатистическое исследование характеристик распространения перемещающихся ионосферных возмущений по данным радиофизического комплекса ИСЗФ СО РАН. Солнечно-земная физика: сб. науч. тр. Новосибирск: Из-во СО РАН, 2012. Вып. 20 (133). С. 85–91.17. Nicolls M. J. and Heinselman C. J. Three‐dimensional measurements of traveling ionospheric disturbances with the Poker Flat Incoherent Scatter Radar. Geophys. Res. Lett. 2007. Vol. 34, Is. 21. id. L21104. DOI: 10.1029/2007GL03150618. Nicolls M. J., Kelley M. C., Coster A. J., González S. A., and Makela J. J. Imaging the structure of a large-scale TID using ISR and TEC data. Geophys. Res. Lett. 2004. Vol. 31, Is. 9. id. L09812. DOI: 10.1029/2004GL019797.19. Klausner V., Fagundes P. R., Sahai Y., Wrasse C. M., Pillat V. G., and Becker‐Guedes F. Observations of GW/TID oscillations in the F2 layer at low latitude during high and low solar activity, geomagnetic quiet and disturbed periods. J. Geophys. Res. Space Phys. 2009. Vol. 114, Is. A2. id. A02313. DOI: 10.1029/2008JA01344820. Domnin I. F., Chepurnyy Y. M., Emelyanov L. Y., Chernyaev S. V., Kononenko A. F., Kotov D.V., Bogomaz O. V., and Iskra D. A. Kharkiv incoherent scatter facility. Bulletin of NTU “KhPI”. Series: Radiophysics and Ionosphere. Kharkiv: NTU “KhPI”, 2014. Is. 47 (1089). P. 28–42.21. Бурмака В. П., Панасенко С. В., Черногор Л. Ф. Современные методы спектрального анализа квазипериодических процессов в геокосмосе. Успехи современной радиоэлектроники. 2007. № 11. С. 3–24.22. Аксенова Е. Д., Панасенко С. В. Сезонные вариации параметров волновых процессов в ионосфере по данным метода некогерентного рассеяния. Вестник НТУ “ХПИ”: сб науч. тр. Серия: Радиофизика и иносфера. Харьков: НТУ “ХПИ”, 2016. №. 34 (1206). С. 73–77.23. Аксёнова Е. Д., Панасенко С. В. Проявления волновых процессов в параметрах ионосферной плазмы в период геокосмической бури 1–3 сентября 2016 г. Радіофізика і радіоастрономія. 2019. Т. 24. № 1. С. 55–67. DOI: 10.15407/rpra24.01.055.24. Панасенко С. В. Выявление волновых возмущений концентрации электронов в вариациях мощности некогерентно рассеянного сигнала. Вестник НТУ “ХПИ”: сб науч. тр. Серия: Радиофизика и иносфера. Харьков: НТУ “ХПИ”, 2015. № 37 (1146). С. 13–17.25. Vadas S. L. and Nicolls M. J. Temporal evolution of neutral, thermospheric winds and plasma response using PFISR measurements of gravity waves. J. Atmos. Sol.-Terr. Phys. 2009. Vol. 71, Is. 6-7. P. 744–770. DOI: 10.1016/j.jastp.2009.01.01126. Сомсиков В. М. Волны в атмосфере, обусловленные солнечным терминатором. Обзор. Геомагнетизм и аэрономия. 1991. Т. 31, № 1. С. 1–12.27. Song Q., Ding F., Wan W., Ning B., Liu L., Zhao B., Li Q., and Zhang, R. Statistical study of large-scale traveling ionospheric disturbances generated by the solar terminator over China. J. Geophys. Res. Space Phys. 2013. Vol. 118, Is. 7. P. 4583–4593. DOI: 10.1002/jgra.5042328. Afraimovich E. L. First GPS-TEC evidence for the wave structure excited by the solar terminator. Earth, Planets Space. 2008. Vol. 60. P. 895–900. DOI: 10.1186/BF0335284329. Forbes J. M., Bruinsma S. L., Miyoshi Y., and Fujiwara H. A solar terminator wave in thermosphere neutral densities measured by the CHAMP satellite. Geophys. Res. Lett. 2008. Vol. 35, Is. 14. id. L14802. P. 1–4. DOI: 10.1029/2008GL03407530. Ерохин Н. С., Зольникова Н. Н., Михайловская Л. А. Особенности взаимодействия внутренних гравитационных волн с температурно-ветровыми структурами атмосферы при распространении в ионосферу. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2007. Вып. 4, № 2. С. 84–89.31. Куницын В. Е., Крысанов Б. Ю., Воронцов А. М. Генерация акустико-гравитационных волн различными источниками на поверхности Земли. Вестник Московского университета. Сер. 3, Физика. Астрономия. 2015. № 6. С. 112–119.32. Waldock J. A. and Jones T. B. HF Doppler observations of medium-scale travelling ionospheric disturbances at mid-latitudes. J. Atmos. Terr. Phys. 1986. Vol. 48, Is. 3. P. 245–260. DOI: 10.1016/0021-9169(86)90099-133. Кшевецкий С. П., Курдяева Ю. А. Численное исследование влияния акустико-гравитационных волн от источника давления на поверхности Земли на температуру термосферы. Труды Кольского научного центра РАН. Гелиогеофизика. 2016. Вып. 2. C. 161–166.34. Vadas S. L. and Liu H. Generation of large-scale gravity waves and neutral winds in the thermosphere from the dissipation of convectively generated gravity waves. J. Geophys. Res. Space Phys. 2009. Vol. 114, Is. A10. id. A10310. DOI: 10.1029/2009JA01410835. Козак Л. В., Пилипенко С. Г. Изменение температуры верхней атмосферы Земли над ураганами по спутниковым измерениям. 2011. Т. 7, № 1. С. 42–47. DOI: 10.18372/2411-6602.07.1042.36. Panasenko S. V., Goncharenko L. P., Erickson P. J., Aksonova K. D., and Domnin I. F. Traveling ionospheric disturbances observed by Kharkiv and Millstone Hill incoherent scatter radars near vernal equinox and summer solstice. J. Atmos. Sol.-Terr. Phys. 2018. Vol. 172. P. 10–23. DOI: 10.1016/j.jastp.2018.03.00137. Bristow W. A., Greenwald R. A., and Villain J. P. On the seasonal dependence of medium-scale atmospheric gravity waves in the upper atmosphere at high latitudes. J. Geophys. Res. Space Phys. 1996. Vol. 101, Is. A7. P. 15685–15699. DOI: 10.1029/96JA0101038. Онищенко О. Г., Похотелов О. А., Астафьева Н. М. Планетарные волны в атмосфере. Обзор. Москва: ИКИ РАН, 2007. 32 с.39. Kotake N., Otsuka Y., Tsugawa T., Ogawa T., and Saito A. Climatological study of GPS total electron content variations caused by medium‐scale traveling ionospheric disturbances. J. Geophys. Res. Space Phys. 2006. Vol. 111, Is. A4. id. A04306. DOI: 10.1029/2005JA011418.40. Perkins F. Spread F and ionospheric currents. J. Geophys. Res. 1973. Vol. 78, Is. 1. P. 218–226. DOI: 10.1029/JA078i001p00218 УДК 550.388.2, 510.535,551.511.31Предмет і мета роботи: Виявлення хвильових процесів різних часових і просторових масштабів в середньоширотній іоносфері над Східною Європою поблизу характерних геофізичних часових періодів (рівнодень і сонцестоянь) за магнітоспокійних і слабо збурених умов за низької сонячної активності; оцінка та розрахунок характеристик рухомих іоносферних збурень (РІЗ) на основі аналізу варіацій потужності некогерентно розсіяного сигналу, що відповідають збуренням концентрації електронів; аналіз джерел генерації РІЗ.Методи і методологія: Виконано обробку часових залежностей потужності некогерентно розсіяного сигнала з подальшою смуговою фільтрацією даних у різних діапазонах періодів переважаючих коливань. Для видалення повільних варіацій сигналу (тренду) і швидких осциляцій, що можуть бути викликані впливом шуму, початкові часові ряди пропускались через цифровий фільтр з широкою смугою пропускання 5÷125 хв з подальшим застосуванням спектрального аналізу для локалізації переважаючих коливань на осях часу та періодів. Потім виділялись три піддіапазони: 15÷30, 30÷60 та 60÷120 хв. Для кожного з піддіапазонів визначалися переважаючі РІЗ та оцінювалися їх характеристики. Вертикальні складові фазової швидкості та довжини хвилі збурень знаходилися методом крос-кореляційного аналізу, а їх горизонтальні компоненти оцінювалися з використанням дисперсійного рівняння для акустико-гравітаційних хвиль (АГХ).Результати: Виявлено великомасштабні та середньомасштабні РІЗ на висотах 100÷400 км. Спектральний аналіз показав, що для всіх сезонів найбільшу енергію серед переважаючих квазіперіодичних збурень мали ті, які перебували в інтервалі періодів від 60 до 120 хв. РІЗ з періодами 15÷120 хв мали тривалість від 2 до 10 год. Всього зареєстровано 59 РІЗ, більша частина яких (49 подій), скоріше за все, була проявом АГХ, що поширювалися знизу вверх (їх джерела розташовувалися на більш низьких висотах). Отримано середні значення параметрів великомасштабних збурень у піддіапазонах 30÷60 хв (середній період коливань – 45 хв) і 60÷120 хв (82 хв): максимальна відносна амплітуда варіацій – 0.14 і 0.20 відповідно; вертикальна фазова швидкість – 105 і 56 м/с; горизонтальна фазова швидкість – 495 і 473 м/с; вертикальна довжина хвилі – 285 і 282 км; горизонтальна довжина хвилі – 1358 і 2322 км. Середні значення цих самих параметрів середньомасштабних АГХ/РІЗ у піддіапазонах 15÷30 хв (середній період – 22 хв) і 30÷60 хв (41 хв) становили відповідно 0.13 і 0.13; 127 і 64 м/с; 289 і 268 м/с; 166 і 157 км; 403 і 658 км. Продемонстровано, що найбільша кількість РІЗ спостерігалася поблизу зимового сонцестояня та осіннього рівнодення.Висновок: У результаті багаторічного систематичного моніторингу стану іоносфери з використанням харківського радара некогерентного розсіяння визначено характеристики РІЗ, що спостерігалися в періоди, близькі до рівнодень і сонцестоянь, за низьких рівнів сонячної та геомагнітної активностей. Доведено присутність великомасштабних РІЗнавіть під час магнітоспокійних умов. Обговорено найбільш ймовірні джерела виявлених РІЗ. Отримані результати дозволять уточнити знання про характеристики середньоширотних РІЗ, а також сприятимуть удосконаленню глобальних і регіональних моделей іоносфери.Ключові слова: рухомі іоносферні збурення, магнітоспокійні умови, низька сонячна активність, радар некогерентного розсіяння, спектральний і крос-кореляційний аналіз, смугова фільтрація, характеристики хвильових процесівСтаття надійшла до редакції 18.12.2019Radio phys. radio astron. 2020, 25(2): 100-117СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ1. Yiğit E. and Medvedev A. S. Internal wave coupling processes in Earth’s atmosphere. Adv. Space Res. 2015. Vol. 55, Is. 4. P. 983–1003. DOI: 10.1016/j.asr.2014.11.0202. Hunsucker R. D. Atmospheric gravity waves generated in the high-latitude ionosphere: A review. Rev. Geophys. Space Phys. 1982. Vol. 20, Is. 2. P. 293–315. DOI: 10.1029/RG020i002p00293.3. Hocke, K. and Schlegel K. A review of atmospheric gravity waves and travelling ionospheric disturbances 1982–1995. Ann. Geophys. 1996. Vol. 14, Is. 9. P. 917–940. DOI: 10.1007/s00585-996-0917-64. Черногор Л. Ф., Панасенко С. В., Фролов В. Л., Домнин И. Ф. Наблюдения волновых возмущений в ионосфере на харьковском радаре некогерентного рассеяния при воздействии на околоземную плазму мощным радиоизлучением. Изв. вузов. Радиофизика. 2015. Т. 58, № 2. С. 85–99.5. Госсард Э. Э., Хук У. Х. Волны в атмосфере. Москва: Мир, 1978. 532 с.6. Miyoshi Y., Jin H., Fujiwara H., and Shinagawa H. Numerical Study of Traveling Ionospheric Disturbances Generated by an Upward Propagating Gravity Wave. J. Geophys. Res. Space Phys. 2018. Vol. 123, Is. 3. P. 2141–2155. DOI: 10.1002/2017JA0251107. Tsugawa T., Saito A., and Otsuka Y. A statistical study of large-scale traveling ionospheric disturbances using the GPS network in Japan. J. Geophys. Res. Space Phys. 2004. Vol. 109, Is. A6. DOI: 10.1029/2003JA0103028. Ding F., Wan W., Liu L., Afraimovich E. L., Voeykov S.V., and Perevalova N. P. A statistical study of large-scale traveling ionospheric disturbances observed by GPS TEC during major magnetic storms over the years 2003–2005. J. Geophys. Res. Space Phys. 2008. Vol. 113, Is. A3. id. A00A01. DOI :10.1029/2008JA0130379. Jonah O. F., Coster A., Zhang S., Goncharenko L., Erickson P. J., de Paula E. R., and Kherani E. A. TID Observations and Source Analysis During the 2017 Memorial Day Weekend Geomagnetic Storm Over North America. J. Geophys. Res. Space Phys. 2018. Vol. 123, Is. 10. P. 8749–8765. DOI: 10.1029/2018JA02536710. Arras C., Wickert J., Beyerle G., Heise S., Schmidt T., and Jacob C. A global climatology of ionospheric irregularities derived from GPS radio occultation. Geophys. Res. Lett. 2008. Vol. 35, Is. 14. id. L14809. DOI: 10.1029/2008GL03415811. Otsuka Y., Suzuki K., Nakagawa S., Nishioka M., Shiokawa K., and Tsugawa T. GPS observations of medium‐scale traveling ionospheric disturbances over Europe. Ann. Geophys. 2013. Vol. 31, Is. 2. P. 163–172. DOI: 10.5194/angeo-31-163-201312. Мисюра В. А., Пахомова О. В., Черногор Л. Ф. Исследование глобальных и крупномасштабных возмущений в ионосфере с помощью сети ионозондов. Космическая наука и техника. 1989. № 4. С. 72–75.13. MacDougall J.W. and Jayachandran P.T. Solar terminator and auroral sources for traveling ionospheric disturbances in the midlatitude F region. J. Atmos. Sol.-Terr. Phys. 2011. Vol. 73, Is. 17-18. P. 2437–2443. DOI: 10.1016/j.jastp.2011.10.00914. Otsuka Y., Shiokawa K., Ogawa T., and Wilkinson P. Geomagnetic conjugate observations of medium‐scale traveling ionospheric disturbances at midlatitude using all‐sky airglow imagers. Geophys. Res. Lett. 2004. Vol. 31, Is. 15. id. L15803. DOI: 10.1029/2004GL02026215. Chisham G., Lester M., Milan S. E., Freeman M. P., Bristow W. A., Grocott A., McWilliams K. A., Ruohoniemi J. M., Yeoman T. K., Dyson P. L., Greenwald R. A., Kikuchi T., Pinnock M., Rash J. P. S., Sato N., Sofko G. J., Villain J.-P., and Walker A. D. M. A decade of the Super Dual Auroral Radar Network (SuperDARN): scientific achievements, new techniques and future directions. Surv. Geophys. 2007. Vol. 28, Is. 1. P. 33–109. DOI: 10.1007/s10712-007-9017-816. Медведев А. В., Ратовский К. Г., Толстиков М. В., Щербаков А. А., Алсаткин С. С. Cтатистическое исследование характеристик распространения перемещающихся ионосферных возмущений по данным радиофизического комплекса ИСЗФ СО РАН. Солнечно-земная физика: сб. науч. тр. Новосибирск: Из-во СО РАН, 2012. Вып. 20 (133). С. 85–91.17. Nicolls M. J. and Heinselman C. J. Three‐dimensional measurements of traveling ionospheric disturbances with the Poker Flat Incoherent Scatter Radar. Geophys. Res. Lett. 2007. Vol. 34, Is. 21. id. L21104. DOI: 10.1029/2007GL03150618. Nicolls M. J., Kelley M. C., Coster A. J., González S. A., and Makela J. J. Imaging the structure of a large-scale TID using ISR and TEC data. Geophys. Res. Lett. 2004. Vol. 31, Is. 9. id. L09812. DOI: 10.1029/2004GL019797.19. Klausner V., Fagundes P. R., Sahai Y., Wrasse C. M., Pillat V. G., and Becker‐Guedes F. Observations of GW/TID oscillations in the F2 layer at low latitude during high and low solar activity, geomagnetic quiet and disturbed periods. J. Geophys. Res. Space Phys. 2009. Vol. 114, Is. A2. id. A02313. DOI: 10.1029/2008JA01344820. Domnin I. F., Chepurnyy Y. M., Emelyanov L. Y., Chernyaev S. V., Kononenko A. F., Kotov D.V., Bogomaz O. V., and Iskra D. A. Kharkiv incoherent scatter facility. Bulletin of NTU “KhPI”. Series: Radiophysics and Ionosphere. Kharkiv: NTU “KhPI”, 2014. Is. 47 (1089). P. 28–42.21. Бурмака В. П., Панасенко С. В., Черногор Л. Ф. Современные методы спектрального анализа квазипериодических процессов в геокосмосе. Успехи современной радиоэлектроники. 2007. № 11. С. 3–24.22. Аксенова Е. Д., Панасенко С. В. Сезонные вариации параметров волновых процессов в ионосфере по данным метода некогерентного рассеяния. Вестник НТУ “ХПИ”: сб науч. тр. Серия: Радиофизика и иносфера. Харьков: НТУ “ХПИ”, 2016. №. 34 (1206). С. 73–77.23. Аксёнова Е. Д., Панасенко С. В. Проявления волновых процессов в параметрах ионосферной плазмы в период геокосмической бури 1–3 сентября 2016 г. Радіофізика і радіоастрономія. 2019. Т. 24. № 1. С. 55–67. DOI: 10.15407/rpra24.01.055.24. Панасенко С. В. Выявление волновых возмущений концентрации электронов в вариациях мощности некогерентно рассеянного сигнала. Вестник НТУ “ХПИ”: сб науч. тр. Серия: Радиофизика и иносфера. Харьков: НТУ “ХПИ”, 2015. № 37 (1146). С. 13–17.25. Vadas S. L. and Nicolls M. J. Temporal evolution of neutral, thermospheric winds and plasma response using PFISR measurements of gravity waves. J. Atmos. Sol.-Terr. Phys. 2009. Vol. 71, Is. 6-7. P. 744–770. DOI: 10.1016/j.jastp.2009.01.01126. Сомсиков В. М. Волны в атмосфере, обусловленные солнечным терминатором. Обзор. Геомагнетизм и аэрономия. 1991. Т. 31, № 1. С. 1–12.27. Song Q., Ding F., Wan W., Ning B., Liu L., Zhao B., Li Q., and Zhang, R. Statistical study of large-scale traveling ionospheric disturbances generated by the solar terminator over China. J. Geophys. Res. Space Phys. 2013. Vol. 118, Is. 7. P. 4583–4593. DOI: 10.1002/jgra.5042328. Afraimovich E. L. First GPS-TEC evidence for the wave structure excited by the solar terminator. Earth, Planets Space. 2008. Vol. 60. P. 895–900. DOI: 10.1186/BF0335284329. Forbes J. M., Bruinsma S. L., Miyoshi Y., and Fujiwara H. A solar terminator wave in thermosphere neutral densities measured by the CHAMP satellite. Geophys. Res. Lett. 2008. Vol. 35, Is. 14. id. L14802. P. 1–4. DOI: 10.1029/2008GL03407530. Ерохин Н. С., Зольникова Н. Н., Михайловская Л. А. Особенности взаимодействия внутренних гравитационных волн с температурно-ветровыми структурами атмосферы при распространении в ионосферу. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2007. Вып. 4, № 2. С. 84–89.31. Куницын В. Е., Крысанов Б. Ю., Воронцов А. М. Генерация акустико-гравитационных волн различными источниками на поверхности Земли. Вестник Московского университета. Сер. 3, Физика. Астрономия. 2015. № 6. С. 112–119.32. Waldock J. A. and Jones T. B. HF Doppler observations of medium-scale travelling ionospheric disturbances at mid-latitudes. J. Atmos. Terr. Phys. 1986. Vol. 48, Is. 3. P. 245–260. DOI: 10.1016/0021-9169(86)90099-133. Кшевецкий С. П., Курдяева Ю. А. Численное исследование влияния акустико-гравитационных волн от источника давления на поверхности Земли на температуру термосферы. Труды Кольского научного центра РАН. Гелиогеофизика. 2016. Вып. 2. C. 161–166.34. Vadas S. L. and Liu H. Generation of large-scale gravity waves and neutral winds in the thermosphere from the dissipation of convectively generated gravity waves. J. Geophys. Res. Space Phys. 2009. Vol. 114, Is. A10. id. A10310. DOI: 10.1029/2009JA01410835. Козак Л. В., Пилипенко С. Г. Изменение температуры верхней атмосферы Земли над ураганами по спутниковым измерениям. 2011. Т. 7, № 1. С. 42–47. DOI: 10.18372/2411-6602.07.1042.36. Panasenko S. V., Goncharenko L. P., Erickson P. J., Aksonova K. D., and Domnin I. F. Traveling ionospheric disturbances observed by Kharkiv and Millstone Hill incoherent scatter radars near vernal equinox and summer solstice. J. Atmos. Sol.-Terr. Phys. 2018. Vol. 172. P. 10–23. DOI: 10.1016/j.jastp.2018.03.00137. Bristow W. A., Greenwald R. A., and Villain J. P. On the seasonal dependence of medium-scale atmospheric gravity waves in the upper atmosphere at high latitudes. J. Geophys. Res. Space Phys. 1996. Vol. 101, Is. A7. P. 15685–15699. DOI: 10.1029/96JA0101038. Онищенко О. Г., Похотелов О. А., Астафьева Н. М. Планетарные волны в атмосфере. Обзор. Москва: ИКИ РАН, 2007. 32 с.39. Kotake N., Otsuka Y., Tsugawa T., Ogawa T., and Saito A. Climatological study of GPS total electron content variations caused by medium‐scale traveling ionospheric disturbances. J. Geophys. Res. Space Phys. 2006. Vol. 111, Is. A4. id. A04306. DOI: 10.1029/2005JA011418.40. Perkins F. Spread F and ionospheric currents. J. Geophys. Res. 1973. Vol. 78, Is. 1. P. 218–226. DOI: 10.1029/JA078i001p00218 PACS numbers: 92.60.hh,94.20.VvPurpose: Detection of wave processes of various temporal and spatial scales in the mid-latitude ionosphere over the Eastern Europe near the characteristic geophysical time periods (equinoxes and solstices) during magnetically quiet and weakly disturbed conditions at low solar activity; estimation and calculation of traveling ionospheric disturbances (TIDs) characteristics based on the analysis of variations in the incoherent scatter radar signal power corresponding to electron density disturbances; analysis of TIDs generation sources.Design/methodology/approach: The time dependences of the incoherent scattering signal power were processed, and further bandpass filtering of data in various ranges of periods dominant modes was made. To remove slow signal variations (trend) and fast oscillations which may be caused by noise, the initial time series were passed through a digital filter with the wide bandwidth of 5–125 min. The spectral analysis was further made to localize the predominant oscillations on the time and period axes. Further, this range was divided into three subranges: 15–30, 30–60 and 60–120 min. For each of these subranges, the dominant TIDs were determined and their characteristics were estimated. Vertical components of phase velocity and disturbance wavelength were determined by the cross-correlation analysis, and their horizontal components were evaluated using the dispersion equation for acoustic-gravity waves (AGWs).Findings: Large and medium-scale TIDs were identified at altitudes from 100 to 400 km. The spectral analysis showed that for all the seasons the predominant quasi-periodic disturbances with periods within 60 to 120 min had the highest energy. The TIDs with periods within 15 to 120 min lasted from 2 to 10 h. We identified 59 TIDs in total. Most of them (49 events) were most likely associated with the AGW propagating upward (their sources were located at lower heights). The average values of large-scale perturbations in the subranges of 30-60 min (the average oscillation period being 45 min) and of 60-120 min (82 min): the maximum relative amplitude of variations – 0.14 and 0.20, respectively; the vertical phase velocity – 105 and 56 m/s; the horizontal phase velocity – 495 and 473 m/s; the vertical wavelength – 285 and 282 km; the horizontal wavelength – 1358 and 2322 km. The average values of these parameters for the medium-scale AGWs/TIDs in the subranges of 15–30 min (the average period being 22 min) and of 30–60 min (41 min) were respectively 0.13 and 0.13; 127 and 64 m/s; 289 and 268 m/s; 166 and 157 km; 403 and 658 km. It has been demonstrated that the largest number of TIDs is observed near the winter solstices and autumn equinoxes.Conclusions: As a result of a long-term systematic monitoring of the ionosphere state with the Kharkiv incoherent scatter radar, the characteristics of TIDs being observed in the periods close to equinoxes and solstices at low levels of solar and geomagnetic activities have been determined. The presence of largescale TIDs even under magnetically quiet conditions is proved. The plausible sources of the detected TIDs are discussed. The results obtained will improve the knowledge of the mid-latitude TIDs characteristics, as well as contribute to improvement of the global and regional models of the ionosphere.Key words: traveling ionospheric disturbances, magnetically quiet conditions, low solar activity, incoherent scatter radar, spectral and cross-correlation analysis, bandpass filtering, wave process characteristicsManuscript submitted 18.12.2019Radio phys. radio astron. 2020, 25(2): 100-117REFERENCES1. YIĞIT, E. and MEDVEDEV, A. S., 2015. Internal wave coupling processes in Earth’s atmosphere. Adv. Space Res. vol. 55, is. 4, pp. 983–1003. DOI: https://doi.org/10.1016/j.asr.2014.11.0202. HUNSUCKER, R. D., 1982. Atmospheric gravity waves generated in the high-latitude ionosphere: A review. Rev. Geophys. Space Phys. vol. 20, is. 2, pp. 293–315. DOI: https://doi.org/10.1029/RG020i002p002933. HOCKE, K. and SCHLEGEL, K., 1996. A review of atmospheric gravity waves and travelling ionospheric disturbances 1982–1995. Ann. Geophys. vol. 14, is. 9, pp. 917–940. DOI: https://doi.org/10.1007/s00585-996-0917-64. CHERNOGOR, L. F., PANASENKO, S. V., FROLOV, V. L. and DOMNIN, I. F., 2015. Observations of the Ionospheric Wave Disturbances Using the Kharkov Incoherent Scatter Radar upon RF Heating Near-Earth Plasma. Radiophys. Quantum Electron. vol. 58, is. 2, pp. 79–91. DOI: https://doi.org/10.1007/s11141-015-9583-45. GOSSARD, E. E. and HOOKE, W. H., 1978. Waves in the Atmosphere. Moscow, Russia: Mir Publ. (in Russian).6. MIYOSHI, Y., JIN, H., FUJIWARA, H. and SHINAGAWA, H., 2018. Numerical Study of Traveling Ionospheric Disturbances Generated by an Upward Propagating Gravity Wave. J. Geophys. Res. Space Phys. vol. 123, is. 3, pp. 2141–2155. DOI: https://doi.org/10.1002/2017JA0251107. TSUGAWA, T., SAITO, A. and OTSUKA, Y., 2004. A statistical study of large-scale traveling ionospheric disturbances using the GPS network in Japan. J. Geophys. Res. Space Phys. vol. 109, is. A6. DOI: https://doi.org/10.1029/2003JA0103028. DING, F., WAN, W., LIU, L., AFRAIMOVICH, E. L., VOEYKOV, S. V. and PEREVALOVA, N. P., 2008. A statistical study of large-scale traveling ionospheric disturbances observed by GPS TEC during major magnetic storms over the years 2003–2005. J. Geophys. Res. Space Phys. vol. 113, is. A3, id. A00A01. DOI: https://doi.org/10.1029/2008JA0130379. JONAH, O. F., COSTER, A., ZHANG, S., GONCHARENKO, L., ERICKSON, P. J., DE PAULA, E. R. and KHERANI, E. A., 2018. TID Observations and Source Analysis During the 2017 Memorial Day Weekend Geomagnetic Storm Over North America. J. Geophys. Res. Space Phys. vol. 123, is. 10, pp. 8749–8765. DOI: https://doi.org/10.1029/2018JA02536710. ARRAS, C., WICKERT, J., BEYERLE, G., HEISE, S., SCHMIDT, T. and JACOB, C., 2008. A global climatology of ionospheric irregularities derived from GPS radio occultation. Geophys. Res. Lett. vol. 35, is. 14, id. L14809. DOI: https://doi.org/10.1029/2008GL03415811. OTSUKA, Y., SUZUKI, K., NAKAGAWA, S., NISHIOKA, M., SHIOKAWA, K. and TSUGAWA, T., 2013. GPS observations of medium‐scale traveling ionospheric disturbances over Europe. Ann. Geophys. vol. 31, is. 2, pp. 163–172. DOI:https://doi.org/10.5194/angeo-31-163-201312. MISYURA, V. A., PAKHOMOVA, O. V. and CHERNOGOR, L. F., 1989. Study of global and large-scale disturbances in the ionosphere using a network of ionosondes. Kosmicheskaya nauka s tekhnika. no. 4, pp. 72–75. (in Russian)13. MACDOUGALL, J. W. and JAYACHANDRAN, P. T., 2011. Solar terminator and auroral sources for traveling ionospheric disturbances in the midlatitude F region. J. Atmos. Sol.-Terr. Phys. vol. 73, is. 17-18, pp. 2437–2443. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jastp.2011.10.00914. OTSUKA, Y., SHIOKAWA, K., OGAWA, T. and WILKINSON, P., 2004. Geomagnetic conjugate observations of medium‐scale traveling ionospheric disturbances at midlatitude using all‐sky airglow imagers. Geophys. Res. Lett. vol. 31, is. 15, id. L15803. DOI: https://doi.org/10.1029/2004GL02026215. CHISHAM, G., LESTER. M., MILAN, S. E., FREEMAN, M. P., BRISTOW, W. A., GROCOTT, A., MCWILLIAMS, K. A., RUOHONIEMI, J. M., YEOMAN, T. K., DYSON, P. L., GREENWALD, R. A., KIKUCHI, T., PINNOCK, M., RASH, J. P. S., SATO, N., SOFKO, G. J., VILLAIN, J.-P. and WALKER, A. D. M., 2007. A decade of the Super Dual Auroral Radar Network (SuperDARN): scientific achievements, new techniques and future directions. Surv. Geophys. vol. 28, is. 1, pp. 33–109. DOI: https://doi.org/10.1007/s10712-007-9017-816. MEDVEDEV, A. V., RATOVSKY, K. G., TOLSTIKOV, M. V., SCHERBAKOV, A. A. and ALSATKIN, S. S., 2012. Statistical study of characteristics of propagation of travelling ionospheric disturbances from the data of ISTP SB RAS radiophysical complex. Solar-terrestrial physicsis. Novosibirsk: SB RAS Publ., is. 20, pp. 85–91. (in Russian)17. NICOLLS, M. J. and HEINSELMAN, C. J., 2007. Three‐dimensional measurements of traveling ionospheric disturbances with the Poker Flat Incoherent Scatter Radar. Geophys. Res. Lett. vol. 34, is. 21. id. L21104. DOI: https://doi.org/10.1029/2007GL03150618. NICOLLS, M. J., KELLEY, M. C., COSTER, A. J., GONZÁLEZ, S. A. and MAKELA, J. J. Imaging the structure of a large-scale TID using ISR and TEC data. Geophys. Res. Lett. 2004. vol. 31, is. 9, id. L09812. DOI: https://doi.org/10.1029/2004GL01979719. KLAUSNER, V., FAGUNDES, P. R., SAHAI, Y., WRASSE, C. M., PILLAT, V. G. and BECKER‐GUEDES, F., 2009. Observations of GW/TID oscillations in the F2 layer at low latitude during high and low solar activity, geomagnetic quiet and disturbed periods. J. Geophys. Res. Space Phys. vol. 114, is. A2, id. A02313. DOI: https://doi.org/10.1029/2008JA01344820. DOMNIN, I. F., CHEPURNYY, Y. M., EMELYANOV, L. Y., CHERNYAEV, S. V., KONONENKO, A. F., KOTOV, D. V., BOGOMAZ, O. V. and ISKRA, D. A., 2014. Kharkiv incoherent scatter facility. Bulletin of NTU “KhPI”. Series: Radiophysics and Ionosphere. Kharkiv: NTU “KhPI”, is. 47 (1089), pp. 28–42.21. BURMAKA, V. P., PANASENKO, S. V. and CHERNOGOR, L. F., 2007. Modern techniques for Spectral Analysis of Quasi-Periodic Variations in the Geospace Environment. Uspekhi Sovremennoi Radioelektroniki. is. 11, pp. 3–24. (in Russian).22. AKSONOVA, K. D. and PANASENKO, S. V., 2016. Seasonal variations in the parameters of wave processes in the ionosphere according to the method of incoherent scattering. Bulletin of NTU “KhPI”. Series: Radiophysics and Ionosphere. Kharkiv: NTU “KhPI”, is. 34 (1206), pp. 73–77. (in Russian).23. AKSONOVA, K. D. and PANASENKO, S. V., 2019. Manifestations of wave processes in ionospheric plasma parameters during the geospace storm on 1–3 September, 2016. Radio phys. radio astron. vol. 24, is. 1, pp. 55–67. DOI: https://doi.org/10.15407/rpra24.01.055 (in Russian)24. PANASENKO, S. V., 2015. Detection of wave disturbances of electron density in power variations of incoherent scatter signal. Bulletin of NTU “KhPI”. Series: Radiophysics and Ionosphere. Kharkiv: NTU “KhPI”, is. 37 (1146), pp. 13–17. (in Russian).25. VADAS, S. L. and NICOLLS, M. J., 2009. Temporal evolution of neutral, thermospheric winds and plasma response using PFISR measurements of gravity waves. J. Atmos. Sol.-Terr. Phys. vol. 71, is. 6-7, pp. 744–770. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jastp.2009.01.01126. SOMSIKOV, V. M., 1991. Waves in the atmosphere caused by the solar terminator. A review. Geomagnetizm i Aeronomiya. vol. 31, is. 1, pp. 1–12. (in Russian).27. SONG, Q., DING, F., WAN, W., NING, B., LIU, L., ZHAO, B., LI, Q. and ZHANG, R., 2013. Statistical study of large-scale traveling ionospheric disturbances generated by the solar terminator over China. J. Geophys. Res. Space Phys. vol. 118, is. 7, pp. 4583–4593. DOI: https://doi.org/10.1002/jgra.5042328. AFRAIMOVICH, E. L., 2008. First GPS-TEC evidence for the wave structure excited by the solar terminator. Earth, Planets Space. vol. 60, pp. 895–900. DOI: https://doi.org/10.1186/BF0335284329. FORBES, J. M., BRUINSMA, S. L., MIYOSHI, Y. and FUJIWARA, H., 2008. A solar terminator wave in thermosphere neutral densities measured by the CHAMP satellite. Geophys. Res. Lett. vol. 35, is. 14, id. L14802. DOI: https://doi.org/10.1029/2008GL03407530. EROKHIN, N. S., ZOLNIKOVA, N. N. and MIKHAILOVSKAYA, L. A, 2007. Features of the interaction of internal gravitational waves with temperature-wind structures of the atmosphere during propagation into the ionosphere. Modern problems of Remote sensing of the Earth from Space. vol 4, is. 2, pp. 84–89. (in Russian).31. KUNITSYN, V. E., KRYSANOV, B. Y. and VORONTSOV, A. M., 2015. Acoustic-gravity waves in the Earth’s atmosphere generated by surface sources. Moscow Univ. Phys. vol. 70, is. 6, pp. 541–548. DOI: https://doi.org/10.3103/S002713491506012032. WALDOCK, J. A. and JONES, T. B., 1986. HF Doppler observations of medium-scale travelling ionospheric disturbances at mid-latitudes. J. Atmos. Terr. Phys. vol. 48, is. 3, pp. 245–260. DOI: https://doi.org/10.1016/0021-9169(86)90099-133. KSHEVETSKII, S. P. and KURDYAEVA, Y.A., 2016. The numerical study of impact of acoustic-gravity waves from a pressure source on the Earth’s surface on the thermosphere temperature. Transactions Kola Science Center. Heliogeophysics. series 2, pp. 161–166. (in Russian)34. VADAS, S. L. and LIU, H., 2009. Generation of large-scale gravity waves and neutral winds in the thermosphere from the dissipation of convectively generated gravity waves. J. Geophys. Res. Space Phys. vol. 114, is. A10. id. A10310. DOI: https://doi.org/10.1029/2009JA01410835. KOZAK, L. V. and PYLYPENKO, S. G., 2011. Temperature changes of the Earth upper atmosphere over storms from satellite measurements. Astronomical School’s Report. vol. 7, is. 1, pp. 42–47. DOI: https://doi.org/10.18372/2411-6602.07.104236. PANASENKO, S. V., GONCHARENKO, L. P., ERICKSON, P. J., AKSONOVA, K. D. and DOMNIN, I. F., 2018. Traveling ionospheric disturbances observed by Kharkiv and Millstone Hill incoherent scatter radars near vernal equinox and summer solstice. J. Atmos. Sol.-Terr. Phys. vol. 172, pp. 10–23. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jastp.2018.03.00137. BRISTOW, W. A., GREENWALD, R. A. and VILLAIN, J. P., 1996. On the seasonal dependence of medium-scale atmospheric gravity waves in the upper atmosphere at high latitudes. J. Geophys. Res. Space Phys. vol. 101, is. A7, pp. 15685–15699. DOI: https://doi.org/10.1029/96JA0101038. ONISHCHENKO, O. G., POKHOTELOV, O. A. and ASTAFIEVA, N. M., 2007. Planetary waves in the atmosphere. Overview. Moscow, Russia: IKI RAN Publ. (in Russian).39. KOTAKE, N., OTSUKA, Y., TSUGAWA, T., OGAWA, T. and SAITO, A., 2006. Climatological study of GPS total electron content variations caused by medium‐scale traveling ionospheric disturbances. J. Geophys. Res. Space Phys. vol. 111, is. A4, id. A04306. DOI: https://doi.org/10.1029/2005JA01141840. PERKINS, F., 1973. Spread F and ionospheric currents. J. Geophys. Res. vol. 78, is. 1, pp. 218–226. DOI: https://doi.org/10.1029/JA078i001p00218 Видавничий дім «Академперіодика» 2020-05-22 Article Article application/pdf http://rpra-journal.org.ua/index.php/ra/article/view/1331 10.15407/rpra25.02.100 РАДИОФИЗИКА И РАДИОАСТРОНОМИЯ; Vol 25, No 2 (2020); 100 RADIO PHYSICS AND RADIO ASTRONOMY; Vol 25, No 2 (2020); 100 РАДІОФІЗИКА І РАДІОАСТРОНОМІЯ; Vol 25, No 2 (2020); 100 2415-7007 1027-9636 10.15407/rpra25.02 rus http://rpra-journal.org.ua/index.php/ra/article/view/1331/pdf Copyright (c) 2020 RADIO PHYSICS AND RADIO ASTRONOMY

PREDOMINANT TRAVELING IONOSPHERIC DISTURBANCES OVER EASTERN EUROPE DURING LOW LEVELS OF SOLAR AND GEOMAGNETIC ACTIVITIES USING INCOHERENT SCATTER RADAR DATA

Репозитарії

Схожі ресурси