Амплитудные вариации отраженного сигнала при вертикальном зондировании ионосферы на средних широтах

Амплитудные вариации отраженного сигнала при вертикальном зондировании ионосферы на средних широтах

Автор: Юсупов К.М., Мэтьюз Д.Д., Маруяма Т., Акчурин А.Д., Толстиков М.В., Шерстюков О.Н., Филиппова Е.А., Сафиуллин А.С.

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

Статья в выпуске: 3 т.6, 2020 года.

Бесплатный доступ

В данной работе обсуждаются основные типы квазипериодических вариаций амплитуд отраженного сигнала при вертикальном зондировании ионосферы на средних широтах. Исходными экспериментальными данными являются ионограммы вертикального зондирования, полученные ионозондом «Циклон». Ионозонд расположен в Казани (55° N, 49° E) и в стандартном режиме позволяет получать одну ионограмму в минуту. При анализе используются методы визуализации большого потока ионограмм в виде итоговых сводных карт состояния ионосферы (A-, H-, As-карты). В работе приводятся характерные примеры квазипериодических вариаций амплитуд отраженного сигнала на ионограммах и на А-картах при различных типах многолучевых биений (поляризационных и вследствие рассеяния сигнала на ионосферных неоднородностях). Частотные свойства таких биений используются для оценки разницы действующих высот отражения между модами различной поляризации с высокой точностью, что позволяет уточнять форму профиля электронной концентрации нижней части ионосферы. Обнаружено редкое для среднеширотного Es-слоя явление - биения двух О-мод с разными действующими высотами отражений. Приведены также особенности квазипериодических вариаций амплитуд отраженного сигнала на следах транзиентного Es-слоя. Рассмотрены возможные причины появления таких биений.

Еще

Ионозонд "циклон", ионограмма, ионосфера, интерференция отраженных сигналов

Короткий адрес: https://sciup.org/142225918

IDR: 142225918   |   DOI: 10.12737/szf-63202010

Список литературы Амплитудные вариации отраженного сигнала при вертикальном зондировании ионосферы на средних широтах

  • Акчурин А.Д., Юсупов К.М. Система управления ионозонда "ЦИКЛОН". Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. 2010. № 108. С. 49-56.
  • Акчурин А.Д., Юсупов К.М. Частотные свойства квазипериодических биений на АЧХ среднеширотного слоя Es // Ученые записки Казанского университета. Сер. Физико-математические науки. 2011. Т. 153, № 1. С. 7-16.
  • Антонов A.M., Непомнящая Е.В., Фаткуллин М.Н. Явление F-рассеяния в дневной среднеширотной ионосфере // Геомагнетизм и аэрономия. 1987. Т. 27, № 5. С. 831-833.
  • Выборнов Ф.И., Митякова Э.Е., Рахлин A.B. Особенности поведения индекса среднеширотного F-рассеяния // Изв. вузов. Радиофизика. 1997. Т. 40, № 3. С. 322-326.
  • Гершман Б.Н., Казимировский Э.С., Кокоуров В.Д., Чернобровкина H.A. Явление F-рассеяния в ионосфере. М.: Наука, 1984. 140 c.
  • Дробжев В.И., Куделин Г.М., Нургожин В.И. и др. Волновые возмущения в ионосфере. Алма-Ата: Наука, 1975. 178 с.
  • Мурадов А., Мухаметназарова А. Количественные характеристики F-рассеяния по данным вертикального зондирования // Иссл. по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. М.: Наука, 1982. Вып. 59. С. 24-28.
  • Толстиков М.В. Динамика волновых неоднородностей плазмы внешней ионосферы. Дисс. канд. физ.-мат. наук: 01.04.03. Иркутск, 2004. 106 c. РГБ ОД, 61:04-1/1182.
  • Чхетиани О.Г., Шалимов С.Л. О механизме образования фронтальных структур ионосферных спорадических слоев Е // Геомагнетизм и аэрономия. 2013. Т. 53, № 2. С. 177-187.
  • DOI: 10.7868/S0016794013020053
  • Шалимов С.Л. Динамика и электродинамика неоднородностей среднеширотной нижней ионосферы (обзор) // Геомагнетизм и аэрономия. 2014. Т. 54, № 2. С. 147-162.
  • DOI: 10.7868/S0016794014020175
  • Шерстюков О.Н. Отражающая способность среднеширотного спорадического слоя E. Дисс. канд. физ.-мат. наук. Казань. 1989. 200 с.
  • Юсупов К.М. Тонкая структура отражений от спорадического слоя Е. Дисс. канд. физ.-мат. наук.. 2011. 141 с.
  • Akchurin A.D., Yusupov K.M. The frequency properties of the quasiperiodic variations of midlatitude Es layer traces amplitude. 2011 XXXth URSI General Assembly and Scientific Symposium. Istabbul, 2011. P. 1-4. 10.1109/URSIGASS. 2011.6050993. https://ieeexplore.ieee.org/document/6050993? reload=true&arnumber=6050993.
  • DOI: 10.1109/URSIGASS.2011.6050993.https
  • Bakhmet'eva N.V., Belikovich V.V., Ignat'ev Y.A., Ponyatov A.A. Vertical motions in the lower ionosphere and a sporadic E layer // Radiophysics and Quantum Electronics. 1999. V. 42. P. 22-30.
  • DOI: 10.1007/BF02677637
  • Bakhmet'eva N.V., Belikovich V.V., Kagan L.M., Ponyatov A.A. Sunset-sunrise characteristics of sporadic layers of ionization in the lower ionosphere observed by the method of resonance scattering of radio waves from artificial periodic inhomogeneities of the ionospheric plasma // Radiophysics and Quantum Electronics. 2005. V. 48. P. 14-28.
  • DOI: 10.1007/s11141-005-0044-3
  • Booker, H.G., Wells, H.W. Scattering of radio waves by the F region of the ionosphere // Terr. Magn. Atmos. Electr. 1938. V. 43, N 3. P. 249- 256.
  • DOI: 10.1029/TE043i003p00249
  • Booker H.G., Pasmicha P.K., Powers W.J. Use of scintillation theory to explain frequency-spread on F-region ionograms // J. Atmos. Terr. Phys. 1986. V. 48, N 4. P. 327-354.
  • Bowman G.G. Spread-F occurrence in mid and low-latitude regions related to various levels of geomagnetic activity // J. Atmos. Terr. Phys. 1982. V. 44, N 7.1. P. 585-589.
  • Budden K.G. Radio Waves in the Ionosphere. Cambridge University Press, 1961. 542 p.
  • Chessel C.I. The numerical calculation of reflection and transmission coefficients for thin highly ionised layers including the effect of the Earth's magnetic field // J. Atmos. Terr. Phys. 1971a. V. 33. P. 1515.
  • DOI: 10.1016/0021-9169(71)90070-5
  • Chessel C.I. Results of numerical calculation of reflection and transmission coefficients for thin highly ionized layers and their application to sporadic-E reflections // J. Atmos. Terr. Phys. 1971b. V. 33. P. 1803-1822.
  • DOI: 10.1016/0021-9169(71)90161-9
  • Haldoupis C. A tutorial review on sporadic E layers // Aeronomy of the Earth's Atmosphere and Ionosphere. IAGA Special Sopron Book Ser. Springer, Dordrecht, 2011. V. 2.
  • DOI: 10.1007/978-94-007-0326-1_29
  • Haldoupis C., Kelley M.C., Hussey G.C., Shalimov S. Role of unstable sporadic-E layers in the generation of midlatitude spread F // J. Geophys. Res. 2003. V. 108, iss. A12. P. 1446.
  • DOI: 10.1029/2003JA009956
  • Haldoupis C., Meek C., Christakis N., et al. Ionogram height-time-intensity observations of descending sporadic E layers at mid-latitude // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2006. V. 68. P. 539-557.
  • DOI: 10.1016/j.jastp.2005.03.020
  • Harris T.J., Quinn A.D., Pederick L.H. The DST group ionospheric sounder replacement for JORN // Radio Sci. 2016. V. 51. Р. 563-572.
  • DOI: 10.1002/2015RS005881
  • Jalonen L. Quasi-periodic frequency dependence of Es- and E-layer echo amplitudes caused by mode coupling // J. Atmos. Terr. Phys. 1981. V. 43. P. 1285-1288.
  • DOI: 10.1016/0021-9169(81)90153-7
  • Kozlovsky A., Shalimov S., Kero J., et al. Multi-instrumental observations of nonunderdense meteor trails // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2018. V. 123, iss. 7. P. 5974-5989.
  • DOI: 10.1029/2018JA025405
  • Lynn K.J.W., Otsuka Y., Shiokawa K. Simultaneous observations at Darwin of equatorial bubbles by ionosonde-based range/time displays and airglow imaging // Geophys. Res. Lett. 2011. V. 38. P. L23101.
  • DOI: 10.1029/2011GL049856
  • Maruyama T., Saito S., Yamamoto M., Fukao S. Simultaneous observation of sporadic E with a rapid-run ionosonde and VHF coherent backscatter radar // Ann. Geophys. 2006. V. 24. Р. 153-162.
  • DOI: 10.5194/angeo-24-153-2006
  • Maruyama T., Kato H., Nakamura M. Meteor-induced transient sporadic E as inferred from rapid-run ionosonde observations at midlatitudes // J. Geophys. Res. 2008. V. 113, A09308.
  • DOI: 10.1029/2008JA013362
  • Mathews J.D. Sporadic E: Current views and recent progress // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 1998. V. 60. P. 413-435.
  • DOI: 10.1016/S1364-6826(97)00043-6
  • Mathews J.D., Bekeny F.S. Upper atmosphere tides and the vertical motion of ionospheric sporadic layers at Arecibo // J. Geophys. Res. 1979. V. 84. Р. 2743-2750. DOI: JA084i A06p02743.
  • Mathews J.D., Machugaa D.W., Zhou Q. Evidence for electrodynamic linkages between spread-F, ion rain, the intermediate layer, and sporadic E: results from observations and simulations // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2001. V. 63, iss. 14. P. 1529-1543.
  • DOI: 10.1016/S1364-6826(01)00034-7
  • Mathews J.D., Briczinski S.J., Malhotra A., Cross J. Extensive meteoroid fragmentation in V/UHF radar meteor observations at Arecibo Observatory // Geophys. Res. Lett. 2010. V. 37. P. L04103.
  • DOI: 10.1029/2009GL041967
  • Renau Y.A. A study of observed spread-F // J. Geophys. Res. 1960. V. 65, N 10. P. 3219.
  • Turunen T., Nygren T., Jalonen L. Observations of the reflection coefficient of the sporadic E-layer at high latitudes // J. Atmos. Terr. Phys. 1980. V. 42. P. 147-154.
  • DOI: 10.1016/0021-9169(80)90074-4
  • Whitehead J.D. Recent work on mid-latitude and equatorial sporadic-E // J. Atmos. Terr. Phys. 1989. V. 51. P. 401-424.
  • DOI: 10.1016/0021-9169(89)90122-0
  • Yusupov K., Maruyama T., Akchurin A., Sherstyukov O. Transient Es-layers 2013-2014 // 2017 32nd General Assembly and Scientific Symposium of the International Union of Radio Science, URSI GASS 2017. V. 2017-January. P. 1-3.
  • DOI: 10.23919/URSIGASS.2017.8105077
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp