Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. 2023.Т. 45. №4. C. 95-108. ISSN 2079-6641

ФИЗИКА
https://doi.org/10.26117/2079-6641-2023-45-4-95-108
Научная статья
Полный текст на русском языке
УДК 550.388.2

Содержание выпуска

Read English Version 

Реконструкция региональных распределений электронной концентрации в ионосфере по разнородным данным дистанционного зондирования

И. А. Павлов, А. М. Падохин

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, физический факультет, кафедра физики атмосферы, Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 2.

Аннотация. В работе разработан новый итерационный алгоритм для решения задачи реконструкции региональных, двумерных, высотно-широтных распределений электронной концентрации в ионосфере на основе разнородных данных низкоорбитального спутникового радиопросвечивания на паре когерентных частот VHF/UHF диапазонов и УФ спектрометрии собственного свечения верхней атмосферы на длине волны 135.6 нм. Это дает возможность использовать взаимно дополняющие геометрии зондирования. Каждая итерация алгоритма расщепляется на две, в которых последовательно решаются задачи относительно электронной концентрации (задача радиопросвечивания) и ее квадрата (задача УФ спектрометрии) с диффузионным сглаживанием между шагами. Помимо этого в алгоритме реализована возможность учета поглощения собственного УФ излучения термосферы молекулярным кислородом, что дает возможность включить в рассмотрение низкоперигейные лучи, поглощение на которых играет существенную роль. Разработанный алгоритм протестирован на данных синтетических наблюдений, полученных на основе моделей NRLMSISE00 и NeQuick2, для реальных режимов работы аппаратуры CERTO и SSUSI/SSULI. Показано, что предложенный алгоритм дает лучшее пространственное разрешение по сравнению с традиционным радиотомографическим (РТ) подходом, а также снимает проблему корректного задания начального приближения, характерную для задач РТ ионосферы, за счет присутствия квазигоризонтальных лучей в геометрии зондирования.

Ключевые слова: ионосфера, томография, моделирование.

Получение: 01.11.2023; Исправление: 10.12.2023; Принятие: 12.12.2023; Публикация онлайн: 15.12.2023

Для цитирования. Павлов И. А., Падохин А. М. Реконструкция региональных распределений электронной концентрации в ионосфере по разнородным данным дистанционного зондирования // Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. 2023. Т. 45. № 4. C. 95-108. EDN: PJWWSZ. https://doi.org/10.26117/2079-6641-2023-45-4-95-108.

Финансирование. Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ, проект 22-27-00396

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.

^\astКорреспонденция: E-mail: theevent1115@gmail.com

Контент публикуется на условиях Creative Commons Attribution 4.0 International License

© Павлов И. А., Падохин А. М., 2023

© ИКИР ДВО РАН, 2023 (оригинал-макет, дизайн, составление)

Список литературы

  1. Куницын В. Е., Терещенко Е. Д., Андреева Е. С. Радиотомография ионосферы, 2007.
  2. Dymond K. F., Budzien S. A., Hei M. A. Ionospheric-thermospheric UV tomography: 1. Image space reconstruction algorithms,Radio Science, 2017. vol. 52, no. 3, pp. 338-356.
  3. Hei M. A. et al. Ionospheric-thermospheric UV tomography: 3. A multisensor technique for creating full-orbit reconstructions of atmospheric UV emission,Radio Science, 2017. vol. 52, no. 7, pp. 896-916.
  4. Нестеров И. А. и др.Моделирование задачи низкоорбитальной спутниковой УФ-томографии ионосферы, Вестник Московского университета. Серия 3. Физика. Астрономия, 2016. №3, С. 90-99.
  5. Picone J. M. et al. NRLMSISE-00 empirical model of the atmosphere: Statistical comparisons and scientific issues, Journal of Geophysical Research: Space Physics, 2002. vol. 107, no. A12, pp. SIA 15-1-SIA 15-16..
  6. Nava B., Coisson P., Radicella S. M. A new version of the NeQuick ionosphere electron density model Journal of atmospheric and solar-terrestrial physics, 2008. vol. 70, no. 15, pp. 1856-1862.
  7. Bernhardt P. A., Siefring C. L. New satellite-based systems for ionospheric tomography and scintillation region imaging,Radio science, 2006. vol. 41, no. 05, pp. 1-14..
  8. Dymond K. F. et al. The special sensor ultraviolet limb imager instruments, Journal of Geophysical Research: Space Physics, 2017. vol. 122, no. 2, pp. 2674-2685.
  9. Tinsley B. A., Bittencourt J. A.Determination of F region height and peak electron density at night using airglow emissions from atomic oxygen, Journal of Geophysical Research, 1975. vol. 80, no. 16,
    pp. 2333-2337.
  10. Dymond K. F. et al. An optical remote sensing technique for determining nighttime F region electron density, Radio Science, 1997. vol. 32, no. 5, pp. 1985-1996.
  11. Qin J. et al. Radiative transfer modeling of the OI 135.6 nm emission in the nighttime ionosphere, Journal of Geophysical Research: Space Physics, 2015. vol. 120, no. 11, pp. 10116-10135.
  12. Gordon R., Bender R., Herman G.T., Algebraic Reconstruction Techniques (ART) for threedimensional
    electron microscopy and X-ray photography, Journal of Theoretical Biology, 1970, pp. 471-481.

Информация об авторах

Павлов Илья Александрович – аспирант кафедры физики атмосферы Физического факультета МГУ, Москва, Россия,
ORCID 0009-0002-3330-8880.

Падохин Артем Михайлович – кандидат физико-математических наук, доцент кафедры физики атмосферы Физического факультета МГУ, Москва, Россия, ORCID 0000-0002-0190-2140.

Читать статьюСкачать статью