Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. 2024.Т. 49. №4. C. 157-170. ISSN 2079-6641

ИНФОРМАЦИОННЫЕ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
https://doi.org/10.26117/2079-6641-2024-49-4-157-170
Научная статья
Полный текст на русском языке
УДК 519.65

Содержание выпуска

Read English Version

Анализ динамики ионосферных параметров в возмущенные периоды по результатам работы системы «Аврора»

Н. В. Фетисова^{\ast}, О. В. Мандрикова^{\ast}

Институт космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН, 684034, Камчатский край, с. Паратунка, ул. Мирная 7

Аннотация. В работе описана ионосферная компонента интерактивной системы «Аврора». В системе «Аврора» реализованы новые методы анализа данных, основанные на синтезе современных средств цифровой обработки сигналов с классическими методами анализа данных. В статье представлены результаты работы ионосферной компоненты, основанные на разработанной авторами обобщенной многокомпонентной модели параметров ионосферы. Модель и основанные на ней численные алгоритмы позволяют детально изучить динамику параметров ионосферы в периоды возмущений (выделить аномальные периоды и оценить их параметры). Ионосферная компонента системы «Аврора» выполняет обработку и анализ параметров критической частоты ионосферы foF2, регистрируемых на ионосферной станции Паратунка (Камчатcкий край), и формирует заключение о состоянии ионосферы над Камчаткой. Данная разработка выполнена коллективом лаборатории системного анализа ИКИР ДВО РАН. В статье представлены реализованные в системе численные алгоритмы и показаны результаты работы системы в периоды повышенной геомагнитной активности (на примере слабой магнитной бури от 15 июня 2024 г.) и сейсмических процессов на Камчатке (на примере землетрясения от 2 ноября 2018 г.). В периоды рассмотренных событий в ионосфере выделены аномальные изменения, которые сопровождались как повышением, так и понижением электронной концентрации.

Ключевые слова: ионосферные возмущения, вейвлет-преобразование, авторегрессионные модели

Получение: 08.11.2024; Исправление: 16.11.2024; Принятие: 26.11.2024; Публикация онлайн: 28.11.2024

Для цитирования. Фетисова Н. В., Мандрикова О. В. Анализ динамики ионосферных параметров в возмущенные периоды по результатам работы системы «Аврора» // Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. 2024. Т. 49. № 4. C. 157-170. EDN: RTKSCP. https://doi.org/10.26117/2079-6641-2024-49-4-157-170.

Финансирование. Работа выполнена за счет Гос. задания ИКИР ДВО РАН (рег. № НИОКТР 124012300245-2).

Конкурирующие интересы. Конфликтов интересов в отношении авторства и публикации нет.

Авторский вклад и ответственность. Авторы участвовали в написании статьи и полностью несут
ответственность за предоставление окончательной версии статьи в печать.

^{\ast}Корреспонденция: E-mail: nv.glushkova@yandex.ru, oksanam1@mail.ru,

Контент публикуется на условиях Creative Commons Attribution 4.0 International License

© Фетисова Н. В., Мандрикова О. В., 2024

© ИКИР ДВО РАН, 2024 (оригинал-макет, дизайн, составление)

Список литературы

  1. Афраймович Э. Л., Перевалова Н. П. GPS-мониторинг верхней атмосферы Земли. Иркутск: ГУ НУ РВХ ВСНЦ СО РАМН, 2006. 480 с.
  2. Nakamura M., Maruyama T., Shidama Y. Using a neural network to make operational forecasts of ionospheric variations and storms at Kokubunji, Japan // J. Natl. Inst. Inf. Commun. Technol., 2009. vol. 56, pp. 391–406.
  3. Tsagouri I. Space weather effects on the Earth’s Upper Atmosphere: short report on ionospheric storm effects at middle latitudes //Atmosphere, 2022. vol. 13, no. 2, pp. 346 DOI: 10.3390/atmos13020346.
  4. Danilov A. D. Detailed analysis of the behavior of the F2-layer critical frequency prior to geomagnetic storms //Adv. Space Res., 2022. vol. 70, no. 4, pp. 1078–1088 DOI: 10.1016/j.asr.2022.05.025.
  5. Danilov A. D. Ionospheric F-region response to geomagnetic disturbances //Adv. Space Res., 2013. vol. 52, no. 3, pp. 343–366.
  6. Pulinets S. A., Legen’ka A. D., Hegai V. V., Kim V. P., Korsunova L. PIonosphere disturbances preceding earthquakes according to the data of ground based station of vertical ionospheric sounding Wakkanai // Geomagnetism and Aeronomy, 2018. vol. 58, no. 5, pp. 686–692.
  7. Rodkin M. V., Liperovskaya E. V.On the difference in physical mechanisms of earthquakes at different depths and their ionospheric response // Izvestiya, Physics of the Solid Earth, 2023. vol. 59, pp. 377–390 DOI: 10.1134/s1069351323030114.
  8. Priyadarshi S.A review of ionospheric scintillation models // Surveys in Geophysics, 2015. vol. 36, no. 2, pp. 295–324 DOI: 10.1007/s10712-015-9319-1.
  9. Joshua B. W., Adeniyi J. O., Amory-Mazaudier C., Adebiyi S. JOn the Pre-Magnetic Storm Signatures in NmF2 in Some Equatorial, Low and Mid-Latitude Stations // J. Geophys. Res. Space Phys., 2021. vol. 126, pp. e2021JA029459 DOI: 10.1029/2021JA029459.
  10. Kumar V. V., Parkinson M. L.A global scale picture of ionospheric peak electron density changes during geomagnetic storms // Space Weather, 2017. vol. 15, pp. 637–652 DOI: 10.1002/2016SW001573.
  11. Mansilla G. A., Zossi M. M. Longitudinal variation of the ionospheric response to the 26 August 2018 geomagnetic storm at equatorial/low latitudes // Pure Appl. Geophys, 2020. vol. 177, pp. 5833–5844 DOI: 10.1007/s00024-020-02601-1.
  12. Фетисова Н. ВАлгоритм выделения интенсивных аномальных изменений во временном ходе параметров ионосферы // Компьютерная оптика, 2019. Т. 43, №6, С. 1064–1071 DOI: 10.18287/2412-6179-2019-43-6-1064-1071.
  13. Mandrikova O., Fetisova N., Polozov Yu.Method of ionospheric parameter analysis in the problems of real-time data processing // J. Phys. Conference Series by IOP Publishing, 2018. vol. 1096, pp. 012091 DOI: 10.1088/1742-6596/1096/1/012091.
  14. Bilitza D., Pezzopane M., Truhlik V., Altadill D., Reinisch B. W., Pignalberi A. The International Reference Ionosphere model: A review and description of an ionospheric benchmark // Reviews of Geophysics, 2022. vol. 60, no. 4, pp. e2022RG000792 DOI: 10.1029/2022RG000792.
  15. Solomentsev D. V., Titov A. A., Khattatov B. V. Three-dimensional assimilation model of the ionosphere for the European region // Geomagn. Aeron., 2013. vol. 53, no. 1, pp. 73–84 DOI: 10.1134/S0016793212060114.
  16. Huba J. D., Liu H. L. Global modeling of equatorial spread F with SAMI3/WACCM-X// Geophysical Research Letters, 2020. vol. 47, no. 14, pp. e2020GL088258 DOI: 10.1029/2020GL088258.
  17. Mandrikova O, Fetisova N, Polozov Y. Hybrid Model for Time Series of Complex Structure with ARIMA Components // Mathematics, 2021. vol. 9, no. 10, pp. 1122 DOI: 10.3390/math9101122.
  18. Mandrikova O., Fetisova N.Modeling and analysis of ionospheric parameters based on multicomponent model // J. Atmos. Solar-Terr. Phys., 2020. vol. 208, pp. 105399 DOI: 10.1016/j.jastp.2020.105399.
  19. Box G., Jenkins G. Time Series Analysis: Forecasting and Control. San Francisco: Holden Day, 1970. 537 pp.
  20. Mallat S. A Wavelet Tour of Signal Processing: 3rd ed.. London: Academic Press, 1999. 637 pp.
  21. Левин Б. Р. Теоретические основы статистической радиотехники. Москва: Советское радио, 1969. 752 с.
  22. Mandrikova O., Fetisova N. Analysis of ionospheric parameters during solar events and magnetic storms // Solar-Terrestrial Relations and Physics of Earthquake Precursors. STRPEP 2023. Springer Proceedings in Earth and Environmental Science, 2023, pp. 3–13 DOI: 10.1007/978-3-031-50248-4_1.

Информация об авторах

Фетисова Надежда Владимировна – кандидат технических наук, научный сотрудник лаборатории системного анализа Института космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН, Камчатский край, Россия, ORCID 0000-0001-5769-4726.

Мандрикова Оксана Викторовна – доктор технических наук, профессор, заведующая лабораторией системного анализа Института космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН, Камчатский край, Россия, ORCID 0000-0002-6172-1827.

Читать статьюСкачать статью