Долготные вариации параметров F2-области ионосферы во время магнитных бурь Скоблин, Михаил Григорьевич

Введение к работе

_ша

щ_Иа Актуальность работы.

При прогнозировании возмущенной среднеширотной Р2-области ионосферы во время геомагнитных бурь в настоящее время используются как эмпирический, так и детерминированный подходы. Детерминированный подход предполагает, что известны основные физические механизмы распределения возмущений, тогда как эмпирический базируется на предположении о том, что в течение бурь на средних широтах преобладает регулярная составляющая возмущений Г Р2.

Наименее изученная часть пространственных вариаций возмущений в ионосфере средних широт - зависимость Ar_oF2 от долготы, природа которой в настоящее время не выяснена. Анализ данных многолетних наблюдений на станциях ВЗ показывает, что за неоднородное распределение ионосферных возмущений по долготе могут быть ответственны по крайней мере две группы факторов. К первой группе относится, например, долготная неоднородность магнитного поля Земли. Расположение максимумов и минимумов АІ₀Р2 в этом случае привязано к определенным долготным регионам и не зависит от времени начала магнитного возмущения. Ко второй группе относится совокупность факторов, приводящая к долготной зависимости ~Af₀F2 вследствие различного местного времени в разных долготных секторах в момент начала магнитной бури. В распределении AI₀F2 по долготе, вызванном эффектом местного времени, определяющую роль играет момент начала магнитного возмущения.

До настоящего времени не выяснен вклад эффекта местного времени в формирование картины долготных вариаций АГ₀Р2 в периоды магнитных бурь. Неясными остаются и физические механизмы, управляющие при этом распределением Af₀P2 по долготе. Изучение

морфологии и физики долготных вариаций ионосферных возмущений представляет, следовательно, научный и практический интерес для задач физики ионосферы, а также эмпирического и детерминированного прогнозирования состояния ионосферы во время магнитных бурь. Выделение регулярной части долготных вариаций позволит улучшить эмпирические методы прогноза, а знание физических механизмов, ответственных за распределение ЛГ_оТ2 по долготе, даст возможность разработать детерминированные методы прогнозирования.

Из вышеизложенного ясна актуальность данной работы, в которой дано новое решение известной задачи физики FE-области: выяснение физических механизмов и определение роли эффекта местного времени в формировании наблюдаемого на средних широтах во время магнитных бурь распределения AI_oF2 по долготе.

Цель работы:

1. На основе модельных расчетов с привлечением данных одновременных наблюдений 112, h_mF2 на станциях ВЗ и нейтрального состава с борта ИСЗ показать роль возмущений нейтрального состава и термосферного ветра в формировании картины возмущений Ai_oF2 на средних широтах во время магнитных бурь.

2. Исходя из анализа экспериментальных данных и результатов расчетов предложить физический механизм, объясняющий долготную зависимость возмущений в Г2-области на средних широтах во время магнитных бурь.

3. Объяснить наблюдаемые сезонные различия в распределении возмущений f_oF2 на основе предложенного подхода.

Научная новизна работы состоит в следующем:

I. Впервые обнаружены сезонные различия в распределении Af_QF2

на средних широтах во время магнитных бурь по долготе, состоящие в существовании выраженных долготных вариаций в зимний сезон и более равномерном распределении возмущений по долготе летом.

2. Впервые на количественном уровне показано, что наблюдаемые в зимний период долготные вариации ионосферных возмущений в Г2-области средних широт обусловлены различным местным временем в разных долготных секторах в момент начала бури.

3. Впервые показано на основании численных расчетов с привлечением данных одновременных измерений і F2, h_mF2 на станциях ВЗ и нейтрального состава с борта ИСЗ, что известный механизм взаимодействия термосферной циркуляции с буревой системой ветров способен объяснить наблюдаемое распределение Af₀F2 по долготе, а также сезонные различия в долготных вариациях AI_oF2.

Научная и практическая ценность работы заключается в том, что в ней предложен и обоснован физический механизм возникновения долготных вариаций в F2-области во время магнитных бурь. Полученные результаты позволяют прогнозіфовать распределение по долготе положительной и отрицательной фаз ионосферной бури, что может быть использовано в практике работы ионосферной службы.

Внедрение результатов. Работа выполнялась в рамках темы 1.8.3. плана НИР и ОКР Роскомгидромета.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Присутствие во время ионосферных бурь на средних широтах крупномасштабных долготных вариаций ионосферно-термосферных Еозмущений, вызванных эффектом местного времени.

2. Сезонная зависимость в пространственном распределении

возмущений f_oF2 в период магнитных Оурь: ярко выраженные долготные вариации зимой и более равномерное распределение возмущений по долготе летом.

3. Обоснование на основе экспериментальных данных и расчетов механизма, позволяющего объяснить наблюдаемые долготные распределения ионосферных и термосферных возмущений на средних широтах во время магнитных бурь взаимодействием фоновой и буревой системами термосферных ветров.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на VI, VII Всесоюзных семинарах по ионосферному прогнозированию, на X Всесоюзном семинаре по моделированию ионосферы, на Международном совещании по проекту САНДАИЛ в 1990 г., а также на семинарах ИПГ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 работы.

Объем работы, диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения, содержит 96 страниц основного текста, 23 рисунка, 6 . таблиц, список цитируемой литературы из 115 названий.