Введение к работе
Актуальность темы. Для расчетов параметров среды на трассах распространения радиоволн необходимо создание таких математических моделей ионосферы, которые могут быть использованы в прогностических целях. Содержание и общая структура таких моделей долнны максимально использовать имеющуюся научную информацию о физических свойствах среды и их изменениях в различных геофизических условиях. Из всех экспериментальных данных статистически достоверны!.: массивом являются только данные вертикального зондирования ионосферы, на основе которых строятся эмпирические модели. Однако почти все созданные модели описывают лишь некоторые средние, сглаженные значения ионосферных параметров -фон. Такие фоновые модели мало пригодны для прикладных целей, т.к. средние значения, очинённые от флуктуации, далеко неполно отражают реальное состояние ионосферы. Тем не менее, найден удачный метод и оптимальная структура моделей фона, созданы полуэмпирические или гибридные модели, легко адаптирующиеся к заданным геофизическим условиям.
С моделями флуктуации дело обстоит иначе. Несмотря на большое количество работ, посвященных неоднородной структуре ионосферы и, в частности, F -спорадическому, пока еце^очень мало сделано в плане создания моделей статистически неоднородной ионосферы. Известны только первые попытки систематизации экспериментальных данных в форме эмпирических моделей. Полные теоретические модели отсутствуют. Получены лишь фрагменты теоретических моделей некоторых типов пеоднородностей: в приэкваториальной зоне с учетом неустойчивости Рэлея-Тейлора, дополненной кп-нетлческгьа эффектами, и з авроральной зоне с учетом градпентно-дрейфОБОй неустойчивости. В моделях для средних пирот принимаются в рассмотрение эффекты, сзязэнные с ветрами в нейтральной атмосфере. Однако наших знаний о процессах и механизма;:, приво-" дящи:: i: р-spread , явно недостаточно. 3 связи с этим особый интерес представляют моделі? флуктуации, основанные на экспериментальных данки:: зертикатьпого зондирования, в частности, эмпирическая модель статистически неоднородной области F .
В настоящее время имеется единственная эмпирическая модель Спнглтона, которая монет быть применима к явлению F -spread для максимума солнечной активности. По эмпирическим формулам дм , полученным по данным мерцаний радиосигналов, рассчитывается величина /I/ и вероятность /^-рассеяния. Массив данных БЗ используется только для сравнения результатов модели с экспериментом. Поскольку данные по мерцаниям получены кат: для высот максимум слоя F2, так и выше, то вероятности F-spread , рассчитанные Синглтоном оказываются выше, чем дают станции ВЗ. Достоинством предлагаемой модели является удовлетворительное согласие результатов с экспериментом, а такяе тот факт, что используется та ze методика, по которой построена эмпирическая модель фона гибридной модели ионосферы, созданной в ИГУ, что позволяет стыковать модель флуктуации с фоновой моделью ионосферы. Построение такой модели является актуальным, т.к. требует от исследователей распространения радиоволн нового подхода к решению прикладных задач. Модель глобального распределения вероятности и AN , предлагаемая автором, построена по данным индексов F -spread , полученным при вертикальном зондировании с привлечением метода разложения поля данных в ряд по естественные! ортогональшгл функциям и метода регрессионного анализа. Данная работа посвяцена эмпирическому моделированию д^ и вероятности F -раосеяш;я для широкого спектра гео-гелиофпзиче-ских условий.
Целью работы является создание прогностической регрессионной модели вероятности и индексов рассеянных отражений, которые обобщают экспериментальный материал по F -spread , накопленный на станциях вертикального зондирования.
Научная новизна.
I. Обнаруяена сезошо-суточная зависимость индексов F -sptead з области экваториальной аномалии.
2." Исследована зависимость частотных параметров F -spread от сезона и времени суток з области глазного ионосферного провала.
3. Создана эмпирическая модель индексов F - spread , в которой впервые использовано поле данных рассеянных отражений
при вертикальной зондировании, обработанное методом разложения в ряд по естественным ортогональный функциям.
4. Получена возможность прогноза интенсивности Р-sptead частотного и диапазонного типов для различных точек зеїлного шара и конкретных радиотрасс.
Практическая значимость.
-
Подход, применявши при разработке статистической модели фона, используется при разработке эмпирической модели параметров Р-spread .
-
Представленная регрессионная модель может служить дополнением для фоновой статистической модели в случаях появления
F -spread и может быть использована при расчете KB радиотрасс .
SL1 353^ ^ыятзятся :
-
Прикладная статистическая: модель частотных и вероятностных параметров Р -spzead , основанная на разложении полей данных вертикального зондирования в ряд по естественным ортогональным функциям времени и координаты и регрессионном анализе коэффициентов разложения.
-
Исследование вариации параметров рассеянных отражений морфологически v. с помощью эыпирпческоь модели.
Зне^р_ениз_2ез7;льтатов.
Исследования, результаты которых приводятся з диссертации, используются при выполнении НИР Ленинградским научно-производственны:.! объединением "Вектор" и Арктическим научно-исследовательским институтом Гсскомгидтхмета.
ШіШ^-ТІШІ1!^.' Автором были получены все регрессионные зависимости, приведенные в диссертации, а также проведена стыковка модели с гибридной моделью ионосферы. Автору принадлежат все выводы работы.
Публикации. Результаты, полученные в диссертации, опубликованы в 27 печатных работах, материалы диссертации использовались в научно-исследовательских отчетах.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации были представлены на Всесоюзном совещании "Крупномасштабная структура субавроральной ионосферы", г.Якутск, IS8I г.; на Ш Всесоюзном совещании "Неоднородна-! структура ионосферы", г.Алма-Ата, ІЗБІ г.; на Л Всесоюзном семинаре по моделированию ионосферы, г.Томск, 1381 г.; на У Всесоюзном совещании "Волновые возмущения", г.Батуми, 1982 г.; на Ш Всесоюзном совещании "Полярная ионосфера и ионосферно-магнитосферные связи", г.Мурманск, 1984 г.; на Всесоюзном совещании "Неоднородная структура ионосферы и ее влияние в задачах распространения радиоволн',' г.Троицк, 1964 г.; на УП Всесоюзном семинаре по математическому моделированию ионосферных процессов, г.Иркутск, 1984 г.; на ІУ Междуведомственном совещании "Неоднородная структура ионосферы", г.Душанбе, 1984 г.; на региональной научно-технической конференции, г.Новосибирск, IS85 г.; на ІУ Всесоюзної.: семинаре "Ионосферное прогнозирование", г.Новосибирск, IS85 г.; на Всесоюзном семинаре "Ыагнитосферно-ионосферные связи", г.Апатиты, 1986 г.; на Ш семинаре по ионосферному моделированию, г.Ростов-на-Дону, ISS6 г.; на ХУ Всесоюзной конференции по распространению радиоволн, г.Алма-Ата, 1987 г.; на У Всесоюзном семинаре по ионосферному прогнозированию, г.Суздаль, IS87.r.; на Междуведомственном семинаре-совещании "Явление F -spread в естественных условиях и во время возмущения ионосферы мощным КВ-передатчлком", г. Горьки і:, 1~-ЬЬ г.; на X Ъсесоюзном семинаре по ионосферному моделированию, г..Мурманск, It-fcS г., а так;;;е обсугдалпсь на семинарах отдела радиофизических исследовании ШіШі при І'ІГУ, г.Иркутск.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения трах глав, заключения г. гірпло;:;зкпіі. Общи;: обьо:.: 448 страниц, включая 25 рисунков и 14 таблиц, а таїссе список литературы из 91 наименования.