Поведение ионосферной области F2 перед геомагнитной бурей

Поведение ионосферной области F2 перед геомагнитной бурей
Номер: 22 Год: 2019 Страницы: 33-51

УДК: 550.388.2

EDN: XQYTPJ

Автор(ы):

Данилов Алексей Дмитриевич¹, e-mail: adanilov99@mail.ru

Константинова Анна Владимировна¹, e-mail: anna@tabulata.ru

Учреждения:
1 - Институт прикладной геофизики им. академика Е.К. Федорова, Москва, Россия

Аннотация:
Обсуждается проблема появления возмущений параметров ионосферного слоя F2 до начала геомагнитной бури. Показано, что во многих исследованиях обнаружены возмущения (существенные отклонения от спокойных условий) как критической частоты foF2, так и полного содержания электронов в столбе ионосферы TEC за несколько часов, а иногда даже за двое-трое суток до момента SC (внезапного начала бури). Амплитуды указанных возмущений в среднем составляют 30?60%, но в отдельных случаях могут превышать 100%. Возможны отклонения от спокойных условий обоих знаков, но гораздо чаще встречаются положительные предбуревые возмущения foF2 и TEC. Приводятся некоторые результаты анализа предбуревых эффектов в foF2 по данным станции Slough (Chilton).

Ключевые слова: геомагнитная буря, ионосферная буря, ионосферный слой F2

Сведения об источниках финансирования: Работа поддержана Российским Фондом Фундаментальных Исследований, грант № 18-05-80023

Скачать текст Ссылка на цитирование Ссылка на Elibrary

1. Благовещенский Д. Космическая погода и ионосферные радиоволны. Saarbrucken: Palmarium Academic Publishing, 2012. 123 с. 2. Благовещенский Д.В. Вариации критической частоты ионосферы за периоды магнитосферных бурь 2008-2012 гг. в авроральных широтах // Геомагнетизм и аэрономия. 2014. Т.54. №5. С.611-618. 3. Благовещенский Д.В., Калишин А.С. Механизм возрастания критической частоты ионосферы до начала суббури // Геомагнетизм и аэрономия. 2009. Т.49. №3. С.213-223. 4. Данилов А.Д. Реакция области F на геомагнитные возмущения (обзор) // Гелиогеофизические исследования. 2013. Вып.5. С.1-33. 5. Данилов А.Д., Белик Л.Д. Термосферно-ионосферное взаимодействие во время геомагнитных бурь // Геомагнетизм и аэрономия. 1991. Т.31. №2. С.209-222. 6. Adebesin B.O., Adekoya B.J. F2-Layer Response to a storm time disturbance at equatorial/low- and mid-latitude // Sun and Geosphere. 2013. V.8. №1. P.33-39. 7. Adebiyi S.J., Adimula I.A., Oladipo O.A. Investigation on mid-latitude stations to storm-time variations of GPS-TEC // Adv. Space Res. 2015. V.55. P.1339-1348. 8. Adekoya B.J., Adebesin B.O. Ionospheric and Solar Wind Variation during Magnetic Storm Onset and Main Phase at Low- and Mid-latitudes // Acta Geophysica. 2015. V.63. №4. P.1150-1180. DOI: 10.1515/acgeo-2015-0020 9. Adekoya B.J., Chukwuma V.U., Bakare N.O., David T.W. On the effects of geomagnetic storms and pre storm phenomena on low and middle latitude ionospheric F2 // Astrophysics and Space Sci. 2012. V.340. №2. P.217-235. 10. Adekoya B.J., Chukwuma V.U., Bakare N.O., David T.W. The effects of geomagnetic storm on middle latitude ionospheric F2 variations during storm of April (2-6), 2004 // Indian J. Rad. Sci. Space Phys. 2012. V.41. №6. P.606-616. 11. Araujo-Pradere E.A., Fuller-Rowell T.J. STORM: An empirical storm-time ionospheric correction model, 2. Validation // Radio Sci. 2002. V.37. №5. P.1071. DOI: 10.1029/2002RS002620 12. de Abreu A.J., Fagundes P.R., Gende M., Bolaji O.S., de Jesus R., Brunini C. Investigation of ionospheric response to two moderate geomagnetic storms using GPS-TEC measurements in the South American and African sectors during the ascending phase of solar cycle 24 // Adv. Space Res. 2014. V.53. P.1313-1328. 13. Bakare N.O., Chukwuma V.U. Storm time variation of positive and negative ionospheric effect during the intense geomagnetic storm // Indian J. Radio & Space Phys. 2010. V.39. P.150-155. 14. Berényi K.A., Barta V., Kis Á. Midlatitude ionospheric F2-layer response to eruptive solar events-caused geomagnetic disturbances over Hungary during the maximum of the solar cycle 24: A case study // Adv. Space Res. 2018. V.61. №5. P.1230-1243. 15. Blagoveshchensky D.V., Sergeeva M.A. Impact of geomagnetic storm of September 7-8, 2017 on ionosphere and HF propagation: A multi-instrument study // Adv. Space Res. 2019. V.63. P.239-256. 16. Blagoveshchensky D.V., Maltseva O.A., Rodger A.S. Ionosphere dynamics over Europe and western Asia during magnetospheric substorms 1998-1999 // Ann. Geophysicae. 2003. V.21. №4. P.1141-1151. 17. Blagoveshchensky D.V., Sergeeva M.A., Kozlovsky A. Ionospheric parameters as the precursors of disturbed geomagnetic conditions // Adv. Space Res. 2017. V.60. №11. P.2437-2451. 18. Buonsanto M.J. Ionospheric storms - A review // Space Science Reviews. 1999. V.88. P.563-601. 19. Buresova D., Laštovička J. Pre-storm enhancements of foF2 above Europe // Adv. Space Res. 2007. V.39. P.1298-1303. 20. Buresova D., Laštovička J. Pre-storm electron density enhancements at middle latitudes // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2008. V.70. DOI: 10.1016/j.jastp.2008.01.014 21. Buresova D., Lastovicka J., Hejda P., Bochnicek J. Ionospheric disturbances under low solar activity conditions // Adv. Space Res. 2014. V.54. P.185-196. 22. Danilov A.D. F2-region response to geomagnetic disturbances // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2001. V.63. P.441-449. 23. Danilov A. Ionospheric F2-region response to geomagnetic disturbances // Adv. Space Res. 2013. V.52. P.343-366. 24. Danilov A.D., Belik L.D. Thermospheric composition and the positive phase of an ionospheric storm // Adv. Space Res. 1992. V.12. №10. P.257-260. 25. Danilov A.D., Laštovička J. Effects of geomagnetic storms on the ionosphere and atmosphere // Int. J. Geomag. Aeron. 2001. V.2. P.209-224. 26. Galav P., Rao S.S., Sharma S., Gordiyenko G., Pandey R. Ionospheric response to the geomagnetic storm of 15 May 2005 over midlatitudes in the day and night sectors simultaneously // J. Geophys. Res. Space Physics. 2014. V.119. P.5020-5031. DOI: 10.1002/2013JA019679 27. Ghodpage R.N., Patil P.T., Gurav O.B., Gurubaran S., Sharma A.K. Ionospheric response to major storm of 17th March 2015 using multi-instrument data over low latitude station Kolhapur (16.8°N, 74.2°E, 10.6°dip. Lat.) // Adv. Space Res. 2018. V.62. №3. P.624-637. 28. Grandin M., Aikio A.T., Kozlovsky A., Ulich T., Raita T. Effects of solar wind high-speed streams on the high-latitude ionosphere: Superposed epoch study // J. Geophys. Res. Space Physics. 2015. V.120. P.10669-10687. DOI: 10.1002/2015JA021785 29. Kane R.P. Storm-time variations of F2 // Ann. Geophysicae. 1973. V.29. P.25-42. 30. Kane R.P. Global evolution of F2-region storms // J. Atmos. Terr. Phys. 1973. V.35. P.1953-1966. 31. Kane R.P. Global evolution of the ionospheric electron content during some geomagnetic storms // J. Atmos. Terr. Phys. 1975. V.37. P.601-611. 32. Kane R.P. Ionospheric foF2 anomalies during some intense geomagnetic storms // Ann. Geophysicae. 2005. V.23. P.2487-2499. 33. Lei J., Huang F., Chen X., Zhong J. et al. Was magnetic storm the only driver of the long-duration enhancements of daytime total electron content in the Asian-Australian sector between 7 and 12 September 2017? // J. Geophys. Res: Space Physics. 2018. V.123. P.3217-3232. DOI: 10.1029/2017JA025166 34. Liu L., Wan W., Zhang M.-L., Zhao B. Case study on total electron content enhancements at low latitudes during low geomagnetic activities before the storms // Ann. Geophysicae. 2008. V.26. P.893-903. 35. Liu L., Wan W., Zhang M-L., Zhao B., Ning B. Pre-storm enhancements in NmF2 and total electron content at low latitudes // J. Geophys. Res. Space Physics. 2008. V.113. №A2. DOI: 10.1029/2007JA012832 36. Liu J., Liu L., Nakamura T., Zhao B., Ning B., Yoshikawa A. A case study of ionospheric storm effects during long-lasting southward IMF Bz-driven geomagnetic storm // J. Geophys. Res. Space Physics. 2014. V.119. P.7716-7731. DOI: 10.1002/2014JA020273 37. Mahrous A. Global Ionospheric Response to the Magnetic Storm of 21 October 1999 // Australian Journal of Basic and Applied Sciences. 2007. V.1. №4. P.678-686. 38. Mandrikova O.V., Fetisova N.V., Polozov Y.A., Solovev I.S., Kupriyanov M.S. Method for modeling of the components of ionospheric parameter time variations and detection of anomalies in the ionosphere // Earth Planets Space. 2015. V.67. P.131. DOI: 10.1186/s40623-015-0301-4 39. Mandrikova O., Polozov Yu., Fetisova N., Zalyaev T. Analysis of the dynamics of ionospheric parameters during periods of increased solar activity and magnetic storms // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2018. V.181. P.116-126. 40. Mansilla G.A. Ionospheric effects of an intense geomagnetic storm // Studia Geophys. Geodet. 2007. V.51. №4. P.563-574. 41. Mansilla G.A. Some ionospheric storm effects at equatorial and low latitudes // Adv Space Res. 2014. V.53. P.1329-1336. 42. Mansilla G.A., Zossi M.M. Ionospheric response to the 3 August 2010 geomagnetic storm at mid and mid-high latitudes // Adv. Space Res. 2012. V.51. №1. P.50-60. 43. Mansilla G.A., Zossi M.M. Some ionospheric storm effects at an antarctic station // Adv. Space Res. 2016. V.57. P.1319-1327. 44. Mikhailov A.V., Perrone L. Pre-storm NmF2 enhancements at mid latitudes: Delusion or reality? // Ann. Geophysicae. 2009. V.27. P.1321-1330. 45. Nogueira P.A.B., Abdu M.A., Batista I.S., deSiqueira P.M. Equatorial ionization anomaly and the atmospheric meridional winds during two major storms over Brazilian low latitudes // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2011. V.73. P.1535-1543. 46. Polekh N., Zolotukhina N., Kurkin V. et al. Dynamics of ionospheric disturbances during the 17-19 March 2015 geomagnetic storm over East Asia // Adv. Space Res. 2017. V.60. №11. P.2464-2476. 47. Patowary R., Singh S.B., Bhuyan K. Latitudinal variation of F2-region response to geomagnetic disturbance // Adv. Space Res. 2013. V.52. P.367-374. 48. Prolls G. Ionospheric F-region storms // Handbook of Atmospheric Electrodynamics. V.2. CRC Press, 1995. P.195-248. 49. Rees D. Observations and modeling of ionospheric and thermospheric disturbances during major geomagnetic storms: A review // J. Atmos. Terr. Phys. 1995. V.57. P.1433. 50. Saranya P.L., Venkatesh K., Prasad D.S.V.V., Rama Rao P.V.S., Niranjan K. Pre-storm behavior of NmF2 and TEC (GPS) over equatorial and low latitude stations in the Indian sector // Adv. Space Res. 2011. V.48. №2. P.207-217. 51. Shimeis A., Borries C., Amory-Mazaudier C. et al. TEC variations along an East Euro African chain during 5th April 2010 geomagnetic storm // Adv. Space Res. 2015. V.55. P.2239-2247. 52. Yizengaw E., Essex E.A., Birsa R. The Southern Hemisphere and equatorial region ionization response for a 22 September 1999 severe magnetic storm // Ann. Geophysicae. 2004. V.22. P.2765-2773. 53. Yizengaw E., Dyson P.L., Essex E.A., Moldwin M.B. Ionosphere dynamics over the southern hemisphere during the 31 march 2001 severe magnetic storm using multi-instrument measurement data // Ann. Geophysicae. 2005. V.23. P.707-721. 54. Zolotukhina N., Polekh N., Kurkin V. et al. Ionospheric effects of St. Patrick's storm over Asian Russia: 17-19 March 2015 // J. Geophys. Res. Space Physics. 2017. V.122. P.2484-2504. DOI: 10.1002/2016JA023180

Ссылка на XML

Behavior of the ionospheric area of F2 before geomagnetic storms
Number: 22 Year: 2019 Pages: 33-51

Danilov Alexey Dmitrievich¹e-mail: adanilov99@mail.ru

Konstantinova Anna Vladimirovna¹e-mail: anna@tabulata.ru

Institutions:
1 - Institute of Applied Geophysics named after Academician E.K. Fedorov (FSBI "IPG"), Moscow, Russia

Abstract
The problem of occurrences of ionospheric F2-layer parameters disturbances prior to the geomagnetic storm beginning is discussed. It is shown that disturbances (substantial deviations from quiet conditions) of both critical frequency foF2 and total electron content in the atmospheric column (TEC) a few hours, and sometimes one-two days, prior to the SC (sudden commencement) moment are found in many studies. The amplitudes of the above disturbances are on the average 30-60%, but in some cases could exceed 100%. Deviations from quiet conditions of both signs are possible, however positive disturbances of foF2 and TEC are met much more often. Some results of the analysis of pre-storm effects in foF2 based on the Slough (Chilton) station data are presented.

Keywords: geomagnetic storms, ionospheric storms, ionospheric F2 layer

Information about sources of financing: The work was supported by the Russian Foundation for Basic Research, grant No. 18-05-80023.