Исследование влияния солнечной активности и метеорологичеких возмущений на состояние системы термосфера-ионосфера.

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 17-17-01060

НазваниеИсследование влияния солнечной активности и метеорологичеких возмущений на состояние системы термосфера-ионосфера.

Руководитель Розанов Евгений Владимирович, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова Российской академии наук , г Москва

Конкурс №18 - Конкурс 2017 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-606 - Верхняя и средняя атмосфера

Ключевые слова Численные модели, ионосфера, термосфера, атмосфера, магнитосфера, внезапное стратосферное потепление, солнечная радиация, солнечный ветер, геомагнитные возмущения, энергетические частицы, циркуляция атмосферы, атмосферная химия, климат

Код ГРНТИ37.15.29, 37.15.15, 37.21.37

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Основными задачами проекта являются: • Исследовать механизмы ответственные за формирование отклика системы термосфера/ионосфера на различные метеорологические явления в нижних слоях атмосферы, такие как циклоническая активность или внезапное стратосферное потепление; • Оценить влияние различных антропогенных и природных факторов (например, увеличение выбросов парниковых газов, истощение озонового слоя, изменения геомагнитного поля, солнечных протонных событий, солнечных вспышек, геомагнитных бурь, солнечных взрывных событий) на состояние системы термосфера/ионосфера; • Изучить изменчивость потока термосферных окислов азота через мезопаузу и их влияние на озоновый слой и климат; • Определить причины долготной изменчивости ионосферного экваториального электрического поля, экваториального электроджета и экваториальной ионизационной аномалии и их связь с орографическими эффектами и термосферными приливами. Для достижения этих целей мы намерены развить и применить (1) химико-климатическую модель (ХКМ) HAMMONIA (MPI-MET, Гамбург, Германия, сотрудничество с Х. Шмидт подтверждено) в сочетании с глобальной самосогласованной моделью термосферы, ионосферы и протоносферы (GSM TIP), разработанный в Западном отделении ИЗМИРАН (Калининград, Россия) и (2) модель общей циркуляции атмосферы, разработанную в Институте вычислительной математики РАН (Москва, Россия) с улучшенным блоком расчета химического состава атмосферы и его влияния на тропосферный климат. Понимание поведения системы ионосфера/термосфера имеет большое значение для планирования спутниковых программ, прогнозирование космической погоды и климата, оценки риска от взрывных солнечных событий, функционирования систем глобального позиционирования, прогнозирования будущих изменений в околоземном пространстве и так далее. Поэтому проект является очень актуальным и важным. Поведение системы термосфера/ионосфера на разных временных масштабах в основном обусловлено солнечным воздействием, однако, ее изменчивость не может быть успешно смоделирована без надлежащего представления процессов в нижних слоях атмосферы. Лучшее понимание системы термосфера/ионосфера требует учета влияния нижележащих слоев атмосферы. С другой стороны термосфера является слоем, соединяющим нижние слои атмосферы с космическим пространством, и служит в качестве источника энергетических частиц, которые могут влиять на озоновый слой и климат в тропосфере. Таким образом, наличие в моделях тесной связи между всеми слоями атмосферы, является необходимым шагом для понимания физических процессов в атмосфере, прошлых и будущих изменений атмосферы и климата Земли. На данный момент несколько оперативных моделей необходимой сложности существуют только в США и Японии. В Европе такие модели не доступны, однако работа по разработке аналогичных моделей вероятно проводится в нескольких научных центрах. Поэтому, предлагаемая в проекте разработка модели, охватывающей атмосферу с поверхности до, по крайней мере, 1000 км и исследование как чувствительности системы термосфера/ионосфера к различным возмущениям так и влияния энергетических частиц на климат являются новыми. Успешная реализация проекта позволит проложить путь к прогнозирования системы термосфера/ионосфера и тем самым добавить необходимый компонент для информационно-технологической сети.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Розанов Е.В. Effect of Precipitating Energetic Particles on the Ozone Layer and Climate Russian Journal of Physical Chemistry B, 4,12,786-790 (год публикации - 2018)
10.1134/S1990793118040152

2. Черняк Ю., Захаренкова И. Large-Scale Traveling Ionospheric Disturbances Origin and Propagation: Case Study of the December 2015 Geomagnetic Storm SPACE WEATHER-THE INTERNATIONAL JOURNAL OF RESEARCH AND APPLICATIONS, 9,16,1377-1395 (год публикации - 2018)
10.1029/2018SW001869

3. Клименко М.В., Клименко В.В., Дэспирак И.В., Захаренкова И.Е., Козелов Б.В., Черняков С.М., Андреева Е.С., Терещенко Е.Д., Веснин А.М., Коренькова Н.А., Гомонов А.Д., Васильев Е.Б., Ратовский К.Г. Disturbances of the thermosphere-ionosphere-plasmasphere system and auroral electrojet at 30E longitude during the St. Patrick's Day geomagnetic storm on 17–23 March 2015 Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, Volume 180, p. 78–92 (год публикации - 2018)
10.1016/j.jastp.2017.12.017

4. Ясюкевич А.С., Клименко М.В., Куликов Ю.Ю., Клименко В.В., Бессараб Ф.С., Кореньков Ю.Н., Маричев В.Н., Ратовский К.Г., Колесник С.А. Изменения параметров средней и верхней атмо-сферы во время внезапного стратосферного потепления в январе 2013 г. Солнечно-земная физика, Т. 4, № 4. С. 62–75 (год публикации - 2018)
10.12737/szf-44201807

5. Карпов И.В., Бессараб Ф.С. , Борчевкина О.П., Артеменко К.А., Клопова А.И. МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МЕЗОСФЕРНЫХ ВГВ НА ПЛАНЕТАРНЫЕ И ПРИЛИВНЫЕ ВОЛНЫ В ТЕРМОСФЕРЕ И ИОНОСФЕРЕ ВО ВРЕМЯ ВНЕЗАПНОГО СТРАТОСФЕРНОГО ПОТЕПЛЕНИЯ 2009 г. ГЕОМАГНЕТИЗМ И АЭРОНОМИЯ, том 58, № 4, с. 1–14 (год публикации - 2018)
10.1134/S0016794018040089

6. Кореньков Ю.Н., Бессараб Ф.С., Коренькова Н.А., Лещенко В.С. ПЕРИОДЫ ПЛАНЕТАРНЫХ ВОЛН ВО ВРЕМЕННЫХ ВАРИАЦИЯХ foF2 ПО ДАННЫМ СТ. КАЛИНИНГРАД ВО ВРЕМЯ ЗИМ 2008–2010 ГГ. ГЕОМАГНЕТИЗМ И АЭРОНОМИЯ, №3, Том 58 (год публикации - 2018)
10.7868/S0016794018030136

7. Кореньков Ю.Н., Бессараб Ф.С,, Тимченко А.В., Розанов Е.В. Global Variations in Critical Frequency of the F2 Layer in Various Models of Solar EUV Radiation Russian Journal of Physical Chemistry B, 4,12,771-775 (год публикации - 2018)
10.1134/S1990793118040115

8. КлименкоМ.В., Бессараб Ф.С.,Суходолов Т.В., Клименко В. В. , Кореньков Ю. Н. , Захаренкова И. Е. , Чирик Н. В. , Васильев П. А., Кулямин Д. В. , Шмидт Х. , Функе Б., Розанов Е. В. Ionospheric Effects of the Sudden Stratospheric Warming in 2009: Results of Simulation with the First Version of the EAGLE Model Russian Journal of Physical Chemistry B, 4,12,760-770 (год публикации - 2018)
10.1134/S1990793118040103

9. Карагодин А., Розанов Е., Мареев Е., Миронова И., Володин Е., Голубенко К. The representation of ionospheric potential in the global chemistry-climate model SOCOL Science of the Total Environment, 697, 134172 (год публикации - 2019)
10.1016/j.scitotenv.2019.134172

10. Арсенович П., Дамиани А., Розанов Е., Функе Б., Стенке А., Петер Т. Reactive nitrogen (NOy) and ozone responses to energetic electron precipitation during Southern Hemisphere winter Atmospheric Chemistry and Physics, 19,9485-9494 (год публикации - 2019)
10.5194/acp-19-9485-2019

11. Миронова И., Базилевская Г., Ковальцов Г., Артамонов А., Розанов Е., Мишев А., Махмутов В., Карагодин А., Голубенко К. Spectra of high energy electron precipitation and atmospheric ionization rates retrieval from balloon measurements Science of the Total Environment, 693 (год публикации - 2019)
10.1016/j.scitotenv.2019.07.048

12. Миронова И., Артамонов А., Базилевская Г., Розанов Е., Ковальцов Г., Махмутов В., Мишев А., Карагодин А. Ionization of the polar atmosphere by energetic electron precipitation retrieved from balloon measurements Geophysical Research Letters, 46, 990-996 (год публикации - 2019)
10.1029/2018GL079421

13. Васильев П.А., Бессараб Ф.С., Карпов И.В., Клименко В.В., Клименко М.В., Суходолов Т.В., Розанов Е.В. Tidal and Planetary Waves in the Lower Thermosphere and Ionosphere Simulated with the EAGLE Model for the January 2009 Sudden Stratospheric Warming Conditions Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics, V. 55, No. 2, 178–187 (год публикации - 2019)
10.1134/S0001433819020130

14. Клименко В.В., Клименко М.В., Бессараб Ф.С., Суходолов Т.В., Кореньков Ю.Н., Функе Б., Розанов Е.В. Global EAGLE Model as a Tool for Studying the Influence of the Atmosphere on the Electric Field in the Equatorial Ionosphere Russian Journal of Physical Chemistry B, V. 38, No. 7, 86–92 (год публикации - 2019)
10.1134/S1990793119040079

15. Клименко М.В., Клименко В.В., Бессараб Ф.С., Суходолов Т.В., Васильев П.А., Карпов И.В., Кореньков Ю.Н., Захаренкова И.Е., Функе Б., Розанов Е.В. Identification of the mechanisms responsible for anomalies in the tropical lower thermosphere/ionosphere caused by the January 2009 sudden stratospheric warming J. Space Weather Space Clim, 9, A39 (год публикации - 2019)
10.1051/swsc/2019037

16. Клименко В.В., Клименко М.В., Бессараб Ф.С., Суходолов Т.В., Розанов Е.В. The dependence of four-peak longitudinal structure of the tropical electric field on the processes in the lower atmosphere and geomagnetic field configuration Advances in Space Research, V. 64, No. 10, 1854–1864 (год публикации - 2019)
10.1016/j.asr.2019.06.029

17. Клименко М.В и др. Последние достижения и проблемы в моделировании системы термосфера–ионосфера Сборник трудов БШФФ-2019 и XVI Конференции молодых ученых, Иркутск, С. 11 – 16 (год публикации - 2019)

18. Карпов И. В., Борчевкина О. П., Васильев П. А. Моделирование ионосферных эффектов, вызванных прохождением метеорологических штормов Химическая физика (год публикации - 2020)

19. Розанов Е., С. Дайер, Т. Суходолов, А. Фейнберг Possible Impacts Extreme Solar Particle Storms. The Hostile Sun, IOP Publishing Ltd 2020 (год публикации - 2019)
10.1088/2514-3433/ab404a

20. Клименко М.В., Клименко В.В. МОДЕЛЬ ВЕРХНЕЙ АТМОСФЕРЫ КАК ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ КОСМИЧЕСКОЙ ПОГОДЫ ТРУДЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ БАЙКАЛЬСКОЙ МОЛОДЕЖНОЙ НАУЧНОЙ ШКОЛЫ ПО ФУНДАМЕНТАЛЬНОЙ ФИЗИКЕ и Конференции молодых ученых «Взаимодействие полей и излучения с веществом», Секция В. Физика околоземного космического пространства. БШФФ-2017. С. 104–106 (год публикации - 2017)

21. Васильев Р.В., Клименко М.В., Клименко В.В. Некоторые особенности поведения скорости горизонтального ветра на высотах верхней атмосферы зимой в Восточной Сибири Материалы XXIII Международного симпозиума. Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы: 3-7 июля 2017 года, Конференция D. D252-D255. (год публикации - 2017)

22. Клименко М.В., Клименко В.В., Захаренкова И.Е., Ратовский К.Г., Кореньквова Н.А., Ясюкевич Ю.В., Мыльникова А.А., Черняк Ю.В. Similarity and differences in morphology and mechanisms of the foF2 and TEC disturbances during the geomagnetic storms on 26–30 September 2011 Annales Geophysicae, V. 35, 923–938, (год публикации - 2017)
10.5194/angeo-35-923-2017

23. Кореньков Ю.Н., Бессараб Ф.С., Клименко В.В., Клименко М.В. Влияние пространственно-временного распределения молекулярных ионов в Е -области ионосферы на поведение NmF2 во время геомагнитной бури 17 – 23 марта 2015 года Химическая физика, Т. 36, № 10, С. 67–80. (год публикации - 2017)
10.7868/S0207401X1710003X

24. Клименко М.В., Клименко В.В., Захаренкова И.Е., Ясюкевич Ю.В., Ясюкевич А.С., Чирик Н.В., Ратовский К.Г. Использование данных приемников сигналов ГНСС и моделей верхней атмосферы для изучения глобальной структуры ионосферы в спокойных условиях и во время магнитосферных и атмосферных возмущений Материалы XXIII Международного симпозиума. Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы: 3-7 июля 2017 года, Иркутск., Конференция Е. Е29-Е32. (год публикации - 2017)

25. Абдуллаев А. Р., Марков А.В., Клименко М.В., Ратовский К.Г., Коренькова Н.А., Лещенко В.С., Панченко В.А. ЗАВИСИМОСТЬ ОТ СОЛНЕЧНОЙ И ГЕОМАГНИТНОЙ АКТИВНОСТИ ДНЕВНЫХ ЗНАЧЕНИЙ NmF2 НАД СРЕДНЕШИРОТНЫМИ СТАНЦИЯМИ RUSSIAN JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY B, 2017, том 36, № 12, с. 39–43 (год публикации - 2017)
10.7868/S0207401X17120020

Публикации