Автоматическая оценка динамики ионосферных неоднородностей с временами жизни 1-15 минут по данным скоростного ЛЧМ-ионозонда ИСЗФ СО РАН

Автоматическая оценка динамики ионосферных неоднородностей с временами жизни 1-15 минут по данным скоростного ЛЧМ-ионозонда ИСЗФ СО РАН

Автор: Бернгардт О.И., Бубнова Т.В., Подлесный А.В.

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

Статья в выпуске: 1 т.4, 2018 года.

Бесплатный доступ

В работе предложен и апробирован метод анализа ионограмм вертикального зондирования, основанный на выделении отклонений формы ионограммы от ее регулярного (усредненного) вида. Отклонения ионограмм от усредненного вида интерпретируются нами в терминах отражения от неоднородностей электронной концентрации на высотах, соответствующих действующей высоте. Обнаруженные таким образом неоднородности исследуются в рамках модели локализованной, равномерно движущейся неоднородности, при этом определяются их характерные параметры: действующие высоты и наблюдаемые вертикальные скорости. Был проведен анализ выборочных экспериментальных данных, соответствующих трем сезонам (весна, зима, осень), полученных в течение 2013-2015 гг. вблизи Иркутска с помощью скоростного ЛЧМ-ионозонда ИСЗФ СО РАН. Анализ шести дней наблюдений для этих сезонов показал, что в наблюдаемой вертикальной скорости этих неоднородностей в это время можно выделить два характерных распределения: широкое распределение скоростей вблизи 0 м/с со среднеквадратичным отклонением порядка 250 м/с и узкое распределение скоростей вблизи -160 м/с. Показана эффективность предложенного алгоритма для автоматического анализа данных вертикального зондирования с высокой частотой повторений.

Еще

Ионосферные неоднородности, автоматическая обработка ионограмм, вертикальное зондирование ионосферы

Короткий адрес: https://sciup.org/142220278

IDR: 142220278   |   DOI: 10.12737/szf-41201807

Список литературы Автоматическая оценка динамики ионосферных неоднородностей с временами жизни 1-15 минут по данным скоростного ЛЧМ-ионозонда ИСЗФ СО РАН

  • Голикова Е.В., Куницын В.Е., Матвеев А.С., Нестеров И.А. Моделирование отражения радиосигналов от слоистой атмосферы и ионосферы//Радиотехника и электроника. 2005. Т. 50, № 7. С. 794-804.
  • Науменко А.А., Подлесный А.В. Модернизация передающего и приемного оборудования сети ЛЧМ-зон-дирования//Международная Байкальская молодежная научная школа по фундаментальной физике. XV Конференция молодых ученых: труды. 2017. С. 279-281.
  • Подлесный А.В. ЛЧМ-приемник с использованием программно-определяемых систем//Международная Байкальская молодежная научная школа по фундаментальной физике. XV Конференция молодых ученых: труды. 2017. С. 200-202.
  • Berngardt O.I., Perevalova N.P., Dobrynina A.A., et al. Toward the azimuthal characteristics of ionospheric and seismic effects of "Chelyabinsk" meteorite fall according to the data from coherent radar, GPS, and seismic networks//J. Geophys. Res.: Space Phys. 2015a. V. 120, N 12. P. 10,754-10,771 DOI: 10.1002/2015JA021549
  • Berngardt O.I., Kotovich G.V., Mikhailov S.Ya., Podlesnyi A.V. Dynamics of vertical ionospheric inhomogeneities over Irkutsk during 06:00-06:20 UT 11/03/2011 caused by Tohoku earthquake//J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2015b. V. 132. P. 106-115 DOI: 10.1016/j.jastp.2015.07.004
  • Berngardt O.I., Perevalova N.P., Podlesnyi A.V., et al. Vertical midscale ionospheric disturbances caused by surface seismic waves based on Irkutsk chirp ionosonde data in 2011-2016//J. Geophys. Res.: Space Phys. 2017. V. 122, N 4. P. 4736-4754
  • DOI: 10.1002/2016JA023511
  • Bilitza D., Altadill D., Truhlik V., Shubin V. International Reference Ionosphere 2016: from ionospheric climate to real-time weather predictions//Space Weather. 2017. V. 15, N 2. P. 418-429
  • DOI: 10.1002/2016sw001593
  • Frissell N.A., Baker J.B.H., Ruohoniemi J.M., et al. Sources and characteristics of medium scale traveling ionospheric disturbances observed by high frequency radars in the North American sector//J. Geophys. Res.: Space Phys. 2016. V. 121, N 4. Р. 3722-3739
  • DOI: 10.1002/2015ja022168
  • Givishvili G.V., Leshchenko L.N. Spatiotemporal parameters of anomalous reflections from the ionosphere//Geomagnetism and Aeronomy. 2017. V. 57, N 4. P. 434-441
  • DOI: 10.1134/S0016793217040077
  • Haldoupis C.I., 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, N 3-5. P. 539-557
  • DOI: 10.1016/j.jastp.2005.03.020
  • Hocke K., Schlegel K. A review of atmospheric gravity waves and travelling ionospheric disturbances: 1982-1995//Ann. Geophys. 1996. V. 14, N 9. P. 917-940. 10.1007/s00585-996-0917-6
  • DOI: :10.1007/s00585-996-0917-6
  • Jiang Chunhua, Yuannong Zhang, Guobin Yang, et al. Automatic scaling of the sporadic E layer and removal of its multiple reflection and backscatter echoes for vertical incidence ionograms//J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2015. V. 129, Suppl. C. P. 41-48
  • DOI: 10.1016/j.jastp.2015.04.005
  • Kozlovsky A., Turunen T., Ulich T. Rapid-run ionosonde observations of traveling ionospheric disturbances in the auroral ionosphere//J. Geophys. Res.: Space Phys. 2013. V. 118, N 8. P. 5265-5276
  • DOI: 10.1002/jgra.50474
  • Kurkin V.I., Laryunin O.A., Podlesny A.V., et al. Studying morphological characteristics of traveling ionospheric disturbances with the use of near-vertical ionospheric sounding data//Atmos. and Ocean. Optics. 2014. V. 27, N 4. P. 303-309
  • DOI: 10.1134/S1024856014040095
  • Liu J.-Y., Chen Ch.-H., Lin Ch.-H., et al. Ionospheric disturbances triggered by the 11 March 2011 M9.0 Tohoku earthquake//J. Geophys. Res.: Space Phys. 2011. V. 116, N A6, A06319
  • DOI: 10.1029/2011ja016761
  • Lobb R.J., Titheridge J.E. The effects of travelling ionospheric disturbances on ionograms//J. Atmos. Terr. Phys. 1977. V. 39. P. 129-138
  • DOI: 10.1016/0021-9169(77)90106-4
  • Maruyama T., Tsugawa T., Kato H., et al. Ionospheric multiple stratifications and irregularities induced by the 2011 off the Pacific coast of Tohoku Earthquake//Earth, Planets, and Space. 2011. V. 63. P. 869-873. 10.5047/eps.2011.06.008
  • DOI: :10.5047/eps.2011.06.008
  • Maruyama T., Yusupov K., Akchurin A. Interpretation of deformed ionograms induced by vertical ground motion of seismic Rayleigh waves and infrasound in the thermosphere//Ann. Geophys. 2016a. V. 34, N 2. P. 271-278. 10.5194/angeo-34-271-2016
  • DOI: :10.5194/angeo-34-271-2016
  • Maruyama T., Yusupov K., Akchurin A. Ionosonde tracking of infrasound wavefronts in the thermosphere launched by seismic waves after the 2010 M8.8 Chile earthquake//J. Geophys. Res.: Space Phys. 2016b. V. 121, N 3. P. 2683-2692
  • DOI: 10.1002/2015ja022260
  • Pignalberi A., Pezzopane M., Rizzi R., Galkin I.A. Effective solar indices for ionospheric modeling: a review and a proposal for a real-time regional IRI//Surv. Geophys. 2018. V. 39, N 1. P. 125-167
  • DOI: 10.1007/s10712-017-9438-y
  • Ponyatov A.A., Uryadov V.P., Ivanov V.A., et al. Oblique chirp sounding of the modified ionosphere. Experiment and simulation // Radiophys. Quant. Electron. 1999. V. 42, N 4. P. 269-277
  • DOI: 10.1007/bf02677569
  • Reinisch B.W., Galkin I.A., Khmyrov G.M. New digisonde for research and monitoring applications//Radio Sci. 2009. V. 44, N 1. RS0A24
  • DOI: 10.1029/2008rs004115
  • Toffoli T., Margolus N. Cellular Automata Machines: A New Environment for Modeling. Cambridge, MIT Press, 1987. 276 р.
  • Uryadov V.P., Kurkin V.I., Vertogradov G.G., et al. Features of propagation of HF signals on mid-latitude paths under conditions of geomagnetic disturbances//Radiophys. Quant. Electron. 2004. V. 47, N 12. P. 933-946. 10.1007/s11141-005-0035-4
  • DOI: :10.1007/s11141-005-0035-4
  • Berngardt O.I., Perevalova N.P., Dobrynina A.A., Kutelev K.A., Shestakov N.V., Bakhtiarov V.F., Kusonsky O.A., Zagretdinov R.V., Zherebtsov G.A. Toward the azimuthal characteristics of ionospheric and seismic effects of "Chelyabinsk" meteorite fall according to the data from coherent radar, GPS, and seismic networks. J. Geophys. Res.: Space Phys. 2015a, vol. 120, no. 12, pp. 10,754-10,771. 10.1002/2015JA021549
  • DOI: :10.1002/2015JA021549
  • Berngardt O.I., Kotovich G.V., Mikhailov S.Ya., Podlesnyi A.V. Dynamics of vertical ionospheric inhomogeneities over Irkutsk during 06:00-06:20UT 11/03/2011 caused by Tohoku earthquake. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2015b, vol. 132, pp. 106-115
  • DOI: 10.1016/j.jastp.2015.07.004
  • Berngardt O.I., Perevalova N.P., Podlesnyi A.V., Kurkin V.I., Zherebtsov G.A Vertical midscale ionospheric disturbances caused by surface seismic waves based on Irkutsk chirp ionosonde data in 2011-2016. J. Geophys. Res.: Space Phys. 2017. vol. 122, no. 4, pp. 4736-4754
  • DOI: 10.1002/2016JA023511
  • Bilitza D., Altadill D., Truhlik V., Shubin V. International Reference Ionosphere 2016: from ionospheric climate to real-time weather predictions. Space Weather. 2017. vol. 15, no. 2. pp. 418-429
  • DOI: 10.1002/2016sw001593
  • Frissell N.A., Baker J.B.H., Ruohoniemi J.M., Greenwald R.A., Gerrard A.J., Miller E.S., West M.L. Sources and characteristics of medium scale traveling ionospheric disturbances observed by high frequency radars in the North American sector. J. Geophys. Res.: Space Phys. 2016, vol. 121, no. 4, pp. 3722-3739
  • DOI: 10.1002/2015ja022168
  • Givishvili G.V., Leshchenko L.N. Spatiotemporal parameters of anomalous reflections from the ionosphere. Geomagnetism and Aeronomy. 2017, vol. 57, no. 4, pp. 434-441
  • DOI: 10.1134/S0016793217040077
  • Golikova E.V., Kunitsyn V.E., Matveyev A.S., Nesterov I.A. Modeling of radio signal reflection from stratified atmosphere and ionosphere. Radiotekhnika i elektronika . 2005, vol. 50, no. 7, pp. 794-804..
  • Haldoupis C.I., Meek C., Christakis N., Pancheva D., Bourdillon A. Ionogram height-time-intensity observations of descending sporadic E layers at mid-latitude. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2006, vol. 68, no. 3-5, pp. 539-557. 10.1016/j.jastp.2005.03.020
  • DOI: :10.1016/j.jastp.2005.03.020
  • Hocke K., Schlegel K. A review of atmospheric gravity waves and travelling ionospheric disturbances: 1982-1995. Ann. Geophys. 1996, vol. 14, no. 9, pp. 917-940. 10.1007/s00585-996-0917-6
  • DOI: :10.1007/s00585-996-0917-6
  • Jiang Chunhua, Yuannong Zhang, Guobin Yang, Zhu Peng, Sun Hengqing, Cui Xiao, Song Huan, Zhao Zhengyu. Automatic scaling of the sporadic E layer and removal of its multiple reflection and backscatter echoes for vertical incidence ionograms. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2015, vol. 129, suppl. C, pp. 41-48
  • DOI: 10.1016/j.jastp.2015.04.005
  • Kozlovsky A., Turunen T., Ulich T. Rapid-run ionosonde observations of traveling ionospheric disturbances in the auroral ionosphere. J. Geophys. Res.: Space Phys. 2013, vol. 118, no. 8, pp. 5265-5276
  • DOI: 10.1002/jgra.50474
  • Kurkin V.I., Laryunin O.A., Podlesny V., Pezhems-kaya M.D., Chistyakova L.V. Studying morphological characteristics of traveling ionospheric disturbances with the use of near-vertical ionospheric sounding data. Atmos. Ocean. Optics. 2014, vol. 27, no. 4, pp. 303-309. 10.1134/S1024856014040095
  • DOI: :10.1134/S1024856014040095
  • Liu J.-Y., Chen Ch.-H., Lin Ch.-H., Tsai H.-F., Chen Ch.-H., Kamogawa M. Ionospheric disturbances triggered by the 11 March 2011 M9.0 Tohoku earthquake. J. Geophys. Res.: Space Phys. 2011, vol. 116, no. A6, A06319
  • DOI: 10.1029/2011ja016761
  • Lobb R.J., Titheridge J.E. The effects of travelling ionospheric disturbances on ionograms. J. Atmos. Terr. Phys. 1977, vol. 39, pp. 129-138
  • DOI: 10.1016/0021-9169(77)90106-4
  • Maruyama T., Tsugawa T., Kato H., Saito A., Otsuka Yu., Nishioka M.Ionospheric multiple stratifications and irregularities induced by the 2011 off the Pacific coast of Tohoku Earthquake. Earth, Planets, and Space. 2011, vol. 63, pp. 869-873. 10.5047/eps.2011.06.008
  • DOI: :10.5047/eps.2011.06.008
  • Maruyama T., Yusupov K., Akchurin A. Interpretation of deformed ionograms induced by vertical ground motion of seismic Rayleigh waves and infrasound in the thermosphere. Ann. Geophys. 2016a. vol. 34, no. 2, pp. 271-278
  • DOI: 10.5194/angeo-34-271-2016
  • Maruyama T., Yusupov K., Akchurin A. Ionosonde tracking of infrasound wavefronts in the thermosphere launched by seismic waves after the 2010 M8.8 Chile earthquake. J. Geophys. Res.: Space Phys. 2016b, vol. 121, no. 3, pp. 2683-2692
  • DOI: 10.1002/2015ja022260
  • Naumenko A.A., Podlesny A.V. Modernization of transmission and receiving facilities of chirp sounding network. Mezhdunarodnaya Baikalskaya molodezhnaya nauchnaya shkola po fundamentalnoi fizike. Trudy XV konferetsii molodykh uchenykh. . 2017, pp. 279-281..
  • Reinisch B.W., Galkin I.A., Khmyrov G.M. New digisonde for research and monitoring applications. Radio Sci. 2009, vol. 44, no. 1, RS0A24
  • DOI: 10.1029/2008rs004115
  • Pignalberi A., Pezzopane M., Rizzi R., Galkin I.A. Effective solar indices for ionospheric modeling: a review and a proposal for a real-time regional IRI. Surv. Geophys. 2018, vol. 39, no. 1, pp. 125-167
  • DOI: 10.1007/s10712-017-9438-y
  • Podlesny A.V. Chirp receiver using program systems. Mezhdunarodnaya Baikalskaya molodezhnaya nauchnaya shkola po fundamentalnoi fizike. Trudy XV konferetsii molodykh uchenykh. . 2017, pp. 200-202..
  • Ponyatov A.A., Uryadov V.P., Ivanov V.A., Cherkashin Yu.N., Chernov A.G., Shumaev V. Oblique chirp sounding of the modified ionosphere. Experiment and simulation. Radiophys. Quant. Electron. 1999, vol. 42, no. 4, pp. 269-277
  • DOI: 10.1007/bf02677569
  • Toffoli T., Margolus N. Cellular Automata Machines: A New Environment for Modeling. Cambridge, MIT Press, 1987, 276 p.
  • Uryadov V.P., Kurkin V.I., Vertogradov G.G., Vertogradov V.G., Ponomarchuk S., Ponyatov A.A. Features of propagation of HF signals on mid-latitude paths under conditions of geomagnetic disturbances. Radiophys. Quant. Electron. 2004, vol. 47, no. 12, pp. 933-946. 10.1007/s11141-005-0035-4
  • DOI: :10.1007/s11141-005-0035-4
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp