Влияние тайфуна Vongfong 2014 на ионосферу и геомагнитное поле по данным спутников SWARM: 1. Волновые возмущения ионосферной плазмы

Влияние тайфуна Vongfong 2014 на ионосферу и геомагнитное поле по данным спутников SWARM: 1. Волновые возмущения ионосферной плазмы

Автор: Захаров В.И., Пилипенко В.А., Грушин В.А., Хамидуллин А.Ф.

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

Статья в выпуске: 2 т.5, 2019 года.

Бесплатный доступ

В статье рассмотрено влияние крупных атмосферных процессов на ионосферу на примере тропического тайфуна Vongfong 2014 г. с использованием данных трехспутниковой миссии Swarm (высота 450-500 км). Обсуждаются два возможных механизма передачи возмущения на ионосферные высоты - генерация акустико-гравитационных волн (АГВ) и возбуждение электрических полей в атмосфере. Предложены новые методики выделения ионосферного отклика на АГВ по данным низкоорбитальных спутников. Первая основана на определении относительных вариаций электронной плотности в диапазоне периодов от 15 до 150-180 с, соответствующих определенным масштабам АГВ. Вторая базируется на оценке пространственно-временных производных электронной концентрации, измеренной на двух спутниках Swarm, находящихся на близких орбитах. Оценены характерные величины эффектов ионосферного отклика, и определены их пространственно-временные характеристики для рассмотренного крупного тропического циклона.

Еще

Тропический циклон, ионосфера, электронная концентрация, акустико-гравита-ционная волна, экваториальная аномалия

Короткий адрес: https://sciup.org/142220327

IDR: 142220327   |   DOI: 10.12737/szf-52201914

Список литературы Влияние тайфуна Vongfong 2014 на ионосферу и геомагнитное поле по данным спутников SWARM: 1. Волновые возмущения ионосферной плазмы

  • Афраймович Э.Л., Перевалова Н.П. GPS-мониторинг верхней атмосферы Земли. Иркутск: Изд-во ГУ НЦ PBX ВСНЦ СО РАМН, 2006. 480 с.
  • Афраймович Э.Л., Воейков С.В., Ишин А.Б. и др. Вариации полного электронного содержания во время мощного тайфуна 5-11 августа 2006 г. у юго-восточного побережья Китая // Геомагнетизм и аэрономия. 2008. Т. 48, № 5. С. 703-708.
  • Бондур В.Г., Пулинец С.А., Узунов Д. Воздействие крупномасштабных атмосферных вихревых процессов на ионосферу на примере урагана Катрина//Иссл. Земли из космоса. 2008. № 6. С. 3-11.
  • Ванина-Дарт Л.Б., Покровская И.В., Шарков Е.А., Исследования взаимодействия нижней экваториальной ионосферы с тропическими циклонами по данным дистанционного и ракетного зондирования//Иссл. Земли из космоса. 2007. № 1. С. 1-9.
  • Гохберг М.Б., Пилипенко В.А., Похотелов О.А., Федоров Е.Н. Всплески электромагнитных КНЧ-шумов в верхней ионосфере, стимулированные наземными взрывами//Геомагнетизм и аэрономия. 1996. Т. 36, № 4. С. 61-67.
  • Данилов А.Д., Казимировский Э.С., Вергасова Г.В., Хачикян Г.Я. Метеорологические эффекты в ионосфере. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. 267 с.
  • Дробязко И.Н., Красильников В.Н. Генерация акустико-гравитационных волн атмосферной турбулентностью//Изв. вузов. Радиофизика. 1985. Т. 28, № 11. С. 1357-1365.
  • Захаров В.И., Зиенко А.С., Куницын В.Е. Распространение радиосигналов GPS при различной солнечной активности//Электромагнитные волны и электронные системы. 2008. Т. 13, № 8. C. 51-57.
  • Исаев Н.В., Сорокин В.М., Чмырев В.М., Серебрякова О.Н. Электрические поля в ионосфере, связанные с морскими штормами и тайфунами//Геомагнетизм и аэрономия. 2002. Т. 42, № 5. С. 670-675.
  • Исаев Н.В., Костин В.М., Беляев Г.Г., Овчаренко О.Я., Трушкина Е.П. Возмущения верхней ионосферы, вызванные тайфунами//Геомагнетизм и аэрономия. 2010. Т. 50, № 2. С. 253-264.
  • Кшевецкий С.П., Гаврилов Н.М. Вертикальное распространение нелинейных гравитационных волн и их разрушение в атмосфере//Геомагнетизм и аэрономия. 2003. Т. 43, № 1. С. 74-82.
  • Мелиоранский А.С. Высыпание электронов из радиационных поясов и кольцевого тока под влиянием излучений тайфунов в северо-западной части Тихого океана. Тайфун «Майк» и сильный тропический шторм «Нелл»/Препринт Института космических исследований Пр-2136. М., 2007. 18 с.
  • Balan N., Souza J., Bailey G.J. Recent developments in the understanding of equatorial ionization anomaly: A review//J. Atm. Solar-Terr. Phys. 2018. V. 171. P. 3-11.
  • Bertin E., Testud У., Kersley L. Medium scale gravity waves in the ionospheric F region and their possible origin in weather disturbances//Planet. Space Sci. 1975. V. 23. P. 493-507.
  • Chou M.Y., Lin C.H., Yue J., et al. Medium-scale traveling ionospheric disturbances triggered by Super Typhoon Nepartak (2016)//Geophys. Res. Lett. 2017. V. 44. P. 7569-7577
  • DOI: 10.1002/2017GL073961
  • Forbes J.М., Palo S.E., Zhang X. Variability of the ionosphere//J. Atm. Solar-Terr. Phys. 2000. V. 62. P. 685-693
  • DOI: 10.1016/S1364-6826(00)00029-8
  • Gossard E.E., Hooke W.H. Waves in the Atmosphere: Atmospheric Infrasound and Gravity Waves, Their Generation and Propagation. Elsevier Scientific Pub. Co., 1975. 456 p.
  • Ho C.M., Mannucci A.J., Lindqwister U.J., et al. Global ionosphere perturbations monitored by the worldwide GPS network//Geophys. Res. Lett. 1996. V. 23, iss. 22. P. 3219-3222
  • DOI: 10.1029/96GL02763
  • Hocke K., Schlegel K. A review of atmospheric gravity waves and traveling ionospheric disturbances: 1982-1995//Ann. Geophysicae. 1996. V. 14, iss. 9. P. 917-940. 10.1007/s00585-996-0917-6
  • DOI: :10.1007/s00585-996-0917-6
  • Hofman-Wellenhoft B., Lichtenegger H., Collins J. GPS Theory and Practice. New York: Springer-Verlag Vienna, 1992. 347 p.
  • Huang Y.N., Cheng K., Chen S.W. On the detection of acoustic-gravity waves generated by typhoon by use of real time HF Doppler frequency shift sounding system//Radio Sci. 1985. V. 20, N 4. P. 897-906
  • DOI: 10.1029/RS020i004p00897
  • Li W., Yue J., Wu S., et al. Ionospheric responses to typhoons in Australia during 2005-2014 using GNSS and FORMOSAT-3/COSMIC measurements//GPS Solutions. 2018. V. 22, N 3. P. 1-22
  • DOI: 10.1007/s10291-018-0722-1
  • Olsen N., Friis-Christensen E., Floberghagen R., et al. The Swarm Satellite Constellation Application and Research Facility (SCARF) and Swarm data products//Earth, Planets and Space. 2013. V. 65. P. 1189-1200
  • DOI: 10.5047/eps.2013.07.001
  • Pilipenko V., Belakhovsky V., Kozlovsky A., et al. Determination of the wave mode contribution into the ULF pulsations from combined radar and magnetometer data: Method of apparent impedance//J. Atm. Solar-Terr. Phys. 2012. V. 77. P. 85-95
  • DOI: 10.1016/j.jastp.2011.11.013
  • Pokhotelov O.A., Pilipenko V.A., Fedorov E.N., et al. Induced electromagnetic turbulence in the ionosphere and the magnetosphere//Physica Scripta. 1994. V. 50. P. 600-605.
  • Polyakova A.S., Perevalova N.P. Comparative analysis of TEC disturbances over tropical cyclone zones in the North-West Pacific Ocean//Adv. Space Res. 2013. V. 52. P. 1416-1426
  • DOI: 10.1016/j.asr.2013.07.029
  • Rishbeth H. F-region links with the low atmosphere?//J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2006. V. 68, N 3. P. 469-478
  • DOI: 10.1016/j.jastp.2005.03.017
  • Rozhnoi A., Solovieva M., Levin B., et al. Meteorological effects in the lower ionosphere as based on VLF/LF signal observations//Natural Hazards Earth System Sci. 2014. V. 14. P. 2671-2679.
  • Sorokin V.M., Isaev N.V., Yaschenko A.K., et al. Strong DC electric field formation in the low latitude ionosphere over typhoons//J. Atm. Solar-Terr. Phys. 2005. V. 67. P. 1269-1279
  • DOI: 10.1016/j.jastp.2005.06.014
  • Walker G.O. Longitudinal structure of the F-region equatorial anomaly -a review//J. Atmos. Terr. Phys. 1981. V. 43, iss. 8. P. 763-774
  • DOI: 10.1016/0021-9169(81)90052-0
  • Xiao Z., Xiao S.G., Hao Y.Q., Zhang D.H. Morphological features of ionospheric response to typhoon//J. Geophys. Res. 2007. V. 112, iss. A4, A04304
  • DOI: 10.1029/2006JA011671
  • Zakharov V.I., Kunitsyn V.E. Regional features of atmospheric manifestations of tropical cyclones according to ground-based GPS network data//Geomagnetism and Aeronomy. 2012. V. 52, N 4. P. 533-545
  • DOI: 10.1134/S0016793212040160
  • URL: http://directory.eoportal.org/web/eoportal/satellitemissions/s/swarm (дата обращения 1 марта 2019 г.).
  • URL: http://weather.unisys.com/hurricane (дата обращения 1 марта 2019 г.).
  • URL: http://www.nhc.noaa.gov/aboutsshws.php (дата обращения 1 марта 2019 г.).
  • URL: http://directory. eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions/s/swarm (дата обращения 1 марта 2019 г.).
  • URL: https://earth.esa.int/web/guest/swarm/data-access (дата обращения 1 марта 2019 г.).
  • Afraimovich E.L., Voyeikov S.V., Ishin A.B., Perevalova N.P., Ruzhin Yu.Ya. Total electron content variations during the powerful typhoon of August 5-11, 2006, near the southeastern coast of China. Geomagnetism and Aeronomy. 2008, vol. 48, no. 5, pp. 674-679.
  • Afraimovich E.L., Perevalova N.P. GPS-monitoring verkhnei atmosfery Zemli . Irkutsk, 2006, 480 p..
  • Balan N., Souza J., Bailey G.J. Recent developments in the understanding of equatorial ionization anomaly: A review. J. Atm. Solar-Terr. Phys. 2018, vol. 171, pp. 3-11.
  • Bertin E., Testud У., Kersley L. Medium scale gravity waves in the ionospheric F region and their possible origin in weather disturbances. Planet. Space Sci. 1975, vol. 23, pp. 493-507.
  • Bondur V.G., Pulinets S.A., Uzunov D. The effect of large-scale atmospheric vortex processes on the ionosphere using hurricane Katrina as an example. Issledovaniya Zemli iz kosmosa . 2008, no. 6, pp. 3-11..
  • Chou M.Y., Lin C.H., Yue J., Chang L.C., Tsai H.F., Chen C.H. Medium-scale traveling ionospheric disturbances triggered by Super Typhoon Nepartak (2016). Geophys. Res. Lett. 2017, vol. 44, pp. 7569-7577
  • DOI: 10.1002/2017GL073961
  • Danilov A.D., Kazimirovsky E.S., Vergasova G.V., Khachikyan G.Ya. Meteorologicheskie effekty v ionosfere . Leningrad, Gidrometeoizdat Publ., 1987, 267 p..
  • Drobyazko I.N., Krasil’nikov V.N. Generation of acoustic-gravity waves by atmospheric turbulence. Radiophysics and Quantum Electronics. 1985, vol. 28, no. 11, pp. 946-952.
  • Forbes J.М., Palo S.E., Zhang X. Variability of the ionosphere. J. Atm. Solar-Terr. Phys. 2000, vol. 62, pp. 685-693
  • DOI: 10.1016/S1364-6826(00)00029-8
  • Gokhberg M.B., Pilipenko V.A., Pokhotelov O.A., Fedorov E.N. Electromagnetic ELF-noise bursts in the upper atmosphere induced by ground explosions. Geomagnetizm i aeronomiya . 1996, vol. 36, no. 4, pp. 61-67..
  • Gossard E.E., Hooke W.H. Waves in the Atmosphere: Atmospheric Infrasound and Gravity Waves, Their Generation and Propagation. Elsevier Scientific Publ. Co., 1975, 456 p.
  • Ho C.M., Mannucci A.J., Lindqwister U.J., Pi X., Tsurutani B.T. Global ionosphere perturbations monitored by the worldwide GPS network. Geophys. Res. Lett. 1996, vol. 23, iss. 22, pp. 3219-3222
  • DOI: 10.1029/96GL02763
  • Hocke K., Schlegel K. A review of atmospheric gravity waves and traveling ionospheric disturbances: 1982-1995. Ann. Geophys. 1996, vol. 14, iss. 9, pp. 917-940. 10.1007/s00585-996-0917-6
  • DOI: :10.1007/s00585-996-0917-6
  • Hofman-Wellenhoft B., Lichtenegger H., Collins J. GPS Theory and Practice. New York, Springer-Verlag Vienna, 1992, 347 p.
  • Huang Y.N., Cheng K., Chen S.W. On the detection of acoustic-gravity waves generated by typhoon by use of real time HF Doppler frequency shift sounding system. Radio Sci. 1985, vol. 20, no. 4, pp. 897-906
  • DOI: 10.1029/RS020i004p00897
  • Isaev N.V., Sorokin V.M., Chmyrev V.M., Serebryakova O.N. Ionospheric electric fields related to sea storms and typhoons. Geomagnetism and Aeronomy. 2002, vol. 42, no. 5, pp. 638-643.
  • Isaev N.V., Kostin V.M., Belyaev G.G., Ovcharenko O.Ya., Trushkina E.P. Disturbances of the topside ionosphere caused by typhoons. Geomagnetism and Aeronomy. 2010, vol. 50, iss. 2, pp. 243-255
  • DOI: 10.1134/S001679321002012X
  • Kshevetsky S.P., Gavrilov N.M. Vertical propagation and breaking of nonlinear gravity waves in the atmosphere. Geomagnetism and Aeronomy. 2003, vol. 43, no. 1, p. 69.
  • Li W., Yue J., Wu S., Yang Y., Li Z., Bi J., Zhang K. Ionospheric responses to typhoons in Australia during 2005-2014 using GNSS and FORMOSAT-3/COSMIC measurements. GPS Solutions. 2018, vol. 22, no. 3, pp. 1-22
  • DOI: 10.1007/s10291-018-0722-1
  • Melioransky A.S. Vysypanie elektronov iz radiatsionnykh poyasov i koltsevogo toka pod vliyaniem izluchenii taifunov v severo-zapadnoi chasti Tikhogo okeana. Taifun "Maik" i moshchnyi tropicheskii shtorm "Nell" . Preprint of Space Research Institute. No.2136. Moscow, 2007, 18 p.
  • Olsen N., Friis-Christensen E., Floberghagen R., Alken P., Beggan C.D., Chulliat A., et al. The Swarm Satellite Constellation Application and Research Facility (SCARF) and Swarm data products. Earth, Planets and Space. 2013, vol. 65, pp. 1189-1200
  • DOI: 10.5047/eps.2013.07.001
  • Pilipenko V., Belakhovsky V., Kozlovsky A., Fedorov E., Kauristie K. Determination of the wave mode contribution into the ULF pulsations from combined radar and magnetometer data: Method of apparent impedance. J. Atm. Solar-Terr. Phys. 2012, vol. 77, pp. 85-95
  • DOI: 10.1016/j.jastp.2011.11.013
  • Pokhotelov O.A., Pilipenko V.A., Fedorov E.N., Stenflo L., Shukla P.K. Induced electromagnetic turbulence in the ionosphere and the magnetosphere. Physica Scripta. 1994, vol. 50, pp. 600-605.
  • Polyakova A.S., Perevalova N.P. Comparative analysis of TEC disturbances over tropical cyclone zones in the North-West Pacific Ocean. Adv. Space Res. 2013, vol. 52, pp. 1416-1426
  • DOI: 10.1016/j.asr.2013.07.029
  • Rishbeth H. F-region links with the low atmosphere? J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2006, vol. 68, no. 3, pp. 469-478
  • DOI: 10.1016/j.jastp.2005.03.017
  • Rozhnoi A., Solovieva M., Levin B., Hayakawa M., Fedun vol. Meteorological effects in the lower ionosphere as based on VLF/LF signal observations. Natural Hazards Earth System Sci. 2014, vol. 14, pp. 2671-2679.
  • Sorokin V.M., Isaev N.V., Yaschenko A.K., Chmyrev V.M., Hayakawa M. Strong DC electric field formation in the low latitude ionosphere over typhoons. J. Atm. Solar-Terr. Phys. 2005, vol. 67, pp. 1269-1279
  • DOI: 10.1016/j.jastp.2005.06.014
  • Vanina-Dart L.B., Pokrovskaya I.V., Sharkov E.A. Studying the interaction between the lower equatorial ionosphere and tropical cyclones according to data of remote and rocket sounding. Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2007, no. 2, pp. 19-27.
  • Walker G.O. Longitudinal structure of the F-region equatorial anomaly -a review. J. Atmos. Terr. Phys. 1981, vol. 43, iss. 8, pp. 763-774
  • DOI: 10.1016/0021-9169(81)90052-0
  • Xiao Z., Xiao S.G., Hao Y.Q., Zhang D.H. Morphological features of ionospheric response to typhoon. J. Geophys. Res. 2007, vol. 112, iss. A4, A04304
  • DOI: 10.1029/2006JA011671
  • Zakharov V.I., Kunitsyn V.E. Regional features of atmospheric manifestations of tropical cyclones according to ground-based GPS network data. Geomagnetism and Aeronomy. 2012, vol. 52, no. 4, pp. 533-545
  • DOI: 10.1134/S0016793212040160
  • Zakharov V.I., Zienko A.S., Kunitsyn V.E. GPS signal propagation under varied solar activity. Elekromagnitnye volny i elektronnye sistemy . 2008, vol. 13, no. 8, pp. 51-57..
  • URL: http://directory.eoportal.org/web/eoportal/satellitemissions/s/swarm (accessed March 1, 2019).
  • URL: http://weather.unisys.com/hurricane (accessed March 1, 2019).
  • URL: http://www.nhc.noaa.gov/aboutsshws.php (accessed March 1, 2019).
  • URL: http://directory. eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions/s/swarm (accessed March 1, 2019).
  • URL: https://earth.esa.int/web/guest/swarm/data-access (accessed March 1, 2019).
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp