Волновые процессы в атмосфере Земли и их влияние на ионосферу

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 18-17-00042

НазваниеВолновые процессы в атмосфере Земли и их влияние на ионосферу

Руководитель Жеребцов Гелий Александрович, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт солнечно-земной физики Сибирского отделения Российской академии наук , Иркутская обл

Конкурс №28 - Конкурс 2018 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 атмосфера, ионосфера, струйное течение, волновые процессы, внутренние гравитационные волны, перемещающиеся ионосферные возмущения

Код ГРНТИ37.15.29

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Целью проекта является установление механизма передачи энергии из стратосферы в ионосферу и выявление динамики этой энергии в зависимости от условий солнечной активности и других факторов. Основная задача проекта состоит в выявлении механизма преобразования гравитационного потенциала экваториальной стратосферы/мезосферы, полученного вследствие поглощения солнечного УФ и рентгеновского излучения, в кинетическую энергию динамических структур зимней полярной атмосферы (струйного течения), а затем в энергию внутренних гравитационных волн, распространяющихся в термосферу и ионосферу Земли, и в энергию акустико-гравитационных волн, приводящих к нагреву стратосферы. Актуальность предполагаемого исследования определяется его целью и основной задачей, направленными на выявление механизмов передачи энергии из стратосферы в термосферу и ионосферу. Решение задач переноса энергии между различными слоями атмосферы Земли входит в число приоритетных геофизических исследований. Изучение механизмов влияния процессов в нижней атмосфере на ионосферные возмущения имеет и практический аспект, являясь актуальной задачей для совершенствования схемы оперативного прогноза ионосферной обстановки. В предлагаемом исследовании будут использованы уникальные подходы к описанию нейтральной атмосферы, и новые методы для изучения параметров ионосферы. При успешном выполнении проекта будут получены новые, не имеющие аналогов, данные о динамике волновых процессов в диапазоне высот от стратосферы до внешней ионосферы. Проект предполагает комплексные (теоретические и экспериментальные) исследования для решения поставленной задачи. Теоретическое описание динамики зимней стратосферной циркуляции будет проводиться на основе нового подхода, принципиально отличающегося от традиционного способа линеаризации уравнений гидродинамики. Подход использует более реалистичные модели бароклинной и сдвиговой неустойчивости. Экспериментальные данные о состоянии нейтральной и ионизованной атмосферы в большом диапазоне высот в спокойных и возмущенных условиях будут получены из наблюдений, выполненных на уникальном комплексе инструментов ИСЗФ СО РАН (радар некогерентного рассеяния, спектрометрический комплекс для наблюдения за динамическим и температурным режимом области мезопаузы, интерферометр Фабри-Перо, ионозонд вертикального зондирования, сеть наземных приемников GPS/ГЛОНАСС в Байкальском регионе), а также в базах данных мировых сетей геофизических инструментов (архив реанализа ECMWF Era Interim, мировая сеть приемников глобальных навигационных спутниковых систем). Комплексное использование имеющихся геофизических инструментов и разработанных методов для исследования генерации и распространения волновых возмущений в атмосфере Земли позволит получить наиболее полные сведения о взаимосвязи динамических процессов, происходящих в системе атмосфера-ионосфера в большом диапазоне высот (20-1000 км). Реализация поставленных задач даст дополнительный импульс для развития методик измерений для всей используемой экспериментальной базы. Научная новизна поставленной задачи заключается в развитии новых методов и подходов к исследованию атмосферно-ионосферных связей и получении новых результатов. Методы и подходы к решению поставленных в проекте задач являются полностью оригинальными, и основаны на самых современных разработках теории гидродинамического описания движения нейтрального газа атмосферы, в присутствие бароклинной и сдвиговой неустойчивостей. Для исследования ионосферного некогерентного рассеяния используется новая модель, впервые позволяющая учесть эффекты рефракции в УКВ диапазоне радиоволн, эффекты трехмерной структуры поля волны и диаграммы направленности антенны, а также свойства недавно обнаруженного широкополосного сигнала электронного рассеяния от ионосферы. Методы ГНСС-интерферометрии, разработанные и используемые авторами проекта, являются конкурентными и востребованными при исследовании неоднородной структуры ионосферы. Имеющийся у коллектива научный задел и методики исследования, накопленный опыт по обработке, анализу и интерпретации экспериментальных данных, объединение в рамках проекта специалистов в разных областях физики атмосферы позволяют решить поставленные в проекте задачи.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Воейков С.В., Ясюкевич А.С., Едемский И.К., Перевалова Н.П., Ясюкевич Ю.В. WTEC: a new index to estimate the intensity of ionospheric disturbances Results in Physics, V. 11, P. 1056-1057 (год публикации - 2018)
10.1016/j.rinp.2018.11.023

2. Хабитуев Д.С., Шпынев Б.Г. Vertical transport of the winter upper atmosphere in the Northern Hemisphere 7th IAGA/ICMA/SCOSTEP Workshop on Vertical Coupling in the Atmosphere-Ionosphere System. Book of abstracts., P. 23. (год публикации - 2018)

3. Медведева И.В., Семенов А.И. Variability of the mesopause temperature and concentrations of reactive components of the mid-latitude atmosphere during sudden stratospheric warmings IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2019 (February). V. 231. N 012036. P. 1-10 (год публикации - 2019)
10.1088/1755-1315/231/1/012036

4. Медведева И.В., Семенов А.И. Вариации химически активных компонентов атмосферы в области мезопаузы в периоды стратосферных потеплений по данным наблюдений на среднеширотных станциях Торы и Звенигород Турбулентность, динамика атмосферы и климата. Труды международной конференции, посвященной столетию со дня рождения академика А.М. Обухова. Москва. Изд-во Физматкнига., 2018 (Декабрь). С. 369-378 (год публикации - 2018)

5. Медведева И.В., Ратовский К.Г. Comparison of the atmospheric wave activity in the MLT and ionospheric F2-region from the hydroxyl airglow observations and radio sounding 7th IAGA/ICMA/SCOSTEP Workshop on Vertical Coupling in the Atmosphere-Ionosphere System. Book of abstracts., P. 35. (год публикации - 2018)

6. Жеребцов Г.А., Перевалова Н.П. Study of atmospheric waves' effects on the high-latitude ionosphere during launches from the Vostochny Space Center 14th China-Russia Space Weather Workshop Haikou, China, Nov.5-9, 2018. Book of abstracts., P. 39. (год публикации - 2018)

7. Медведева И.В., Ратовский К.Г. Manifestations of the atmospheric wave activity in the mesosphere-lower thermosphere (MLT) and ionospheric F2-region 14th China-Russia Space Weather Workshop Haikou, China, Nov.5-9, 2018. Book of abstracts., P. 45. (год публикации - 2018)

8. Ратовский К.Г., Толстиков М.В., Медведев А.В., Ши Дж. Year-to-year variations in wave-like activity derived from Irkutsk and Hainan ionosonde data 14th China-Russia Space Weather Workshop Haikou, China, Nov.5-9, 2018. Book of abstracts., P. 41. (год публикации - 2018)

9. Медведева И.В., Ратовский К.Г. Влияние солнечной активности на температуру области мезопаузы и максимум электронной концентрации NmF2 Шестнадцатая Всероссийская Открытая конференция "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса", 12 – 16 ноября 2018 г., Москва, ИКИ РАН. Тезисы докладов., С. 475. (год публикации - 2018)

10. Черниговская М.А., Шпынев Б.Г., Хабитуев Д.С. Spectral features of the atmospheric waves inside the strato-mesospheric circumpolar vortex in the Northern Hemisphere 7th IAGA/ICMA/SCOSTEP Workshop on Vertical Coupling in the Atmosphere-Ionosphere System. Book of abstracts., P. 56. (год публикации - 2018)

11. Шпынев Б.Г., Хабитуев Д.С., Черниговская М.А., Зоркальцева О.С. Role of winter jet stream in the middle atmosphere energy balance Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, V. 188, P. 1-10 (год публикации - 2019)
10.1016/j.jastp.2019.03.008

12. Медведев А.В., Ратовский К.Г., Толстиков М.В., Васильев Р.В., Артамонов М.Ф. Method for determining neutral wind velocity vectors using measurements of internal gravity wave group and phase velocities Atmosphere, V. 10, N 9, Art.No 546, P. 1-11 (год публикации - 2019)
10.3390/atmos10090546

13. Ратовский К.Г., Жеребцов Г.А., Ташлыков В.П. Method for estimation of solar, geomagnetic, and atmospheric contributions to 27-day component of peak electron density Results in Physics, V. 13, Art.No 102268, P. 1-2 (год публикации - 2019)
10.1016/j.rinp.2019.102268

14. Ташлыков В.П., Сетов А.Г., Медведев А.В., Лебедев В.П., Кушнарев Д.С. Ground Clutter Deducting Technique for Irkutsk Incoherent Scatter Radar Proceedings of 2019 Russian Open Conference on Radio Wave Propagation (RWP), P. 175-178 (год публикации - 2019)
10.1109/RWP.2019.8810369

15. Ясюкевич А.С., Черниговская М.А., Шпынев Б.Г., Хабитуев Д.С. Связь короткопериодной ионосферной возмущенности с солнечной активностью и вариациями в зимней полярной стратосфере Распространение Радиоволн: труды XXVI Всероссийской открытой научной конференции (Казань, 1-6 июля 2019 г.), Т. I, с. 384-387 (год публикации - 2019)

16. Медведева И.В., Ратовский К.Г. Исследование волновой активности в верхней нейтральной атмосфере и ионосфере в периоды действия зимних внезапных стратосферных потеплений различного типа Материалы 17-й Всероссийской открытой конференции "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса" (Москва, 11-15 ноября 2019), с. 484 (год публикации - 2019)

17. Перевалова Н.П., Жеребцов Г.А., Серов М.А., Жижерин В.С. Воздействие волн от стартов ракет с космодрома Восточный на ионосферу Земли Международный симпозиум "Атмосферная радиация и динамика" (МСАРД-2019), Санкт-Петербург-Петродворец, 25-27 июня 2019 г. Тезисы., с. 12-13 (год публикации - 2019)

18. Перевалова Н.П., Жеребцов Г.А., Серов М.А., Жижерин В.С. Мониторинг ионосферных возмущений во время стартов ракет с космодрома Восточный XIII Российско-Монгольская международная конференция по астрономии и геофизике "Солнечно-земные связи и геодинамика Байкало-Монгольского региона" (Иркутск, 15-19 июля 2019 г.) Тезисы докладов., с. 20 (год публикации - 2019)

19. Перевалова Н.П., Ясюкевич А.С., Воейков С.В. Возможности ГНСС для регистрации ионосферных возмущений в арктическом регионе Распространение Радиоволн: труды XXVI Всероссийской открытой научной конференции (Казань, 1-6 июля 2019 г.), Т. I, с. 264-267 (год публикации - 2019)

20. Сетов А.Г., Васильев Р.В., Кушнарев Д.С., Медведев А.В. Метод определения абсолютного значения солнечного потока на Иркутском радаре некогерентного рассеяния Распространение Радиоволн: труды XXVI Всероссийской открытой научной конференции (Казань, 1-6 июля 2019 г.), Т. 1, с. 315-318 (год публикации - 2019)

21. Шпынев Б.Г., Черниговская М.А., Ратовский К.Г., Хабитуев Д.С. Связь волновых возмущений в зимней ионосфере с динамикой стратосферы Распространение Радиоволн: труды XXVI Всероссийской открытой научной конференции (Казань, 1-6 июля 2019 г.), Т. I, с. 323-327 (год публикации - 2019)

22. Хабитуев Д.С., Шпынев Б.Г., Сетов А.Г. Новая методика фитирования для Иркутского радара некогерентного рассеяния Распространение Радиоволн: труды XXVI Всероссийской открытой научной конференции (Казань, 1-6 июля 2019 г.), Т. I, с. 176-179 (год публикации - 2019)

23. Жеребцов Г.А., Перевалова Н.П., Медведева И.В. Ionospheric Response to the Atmospheric Waves Generated during First Launches from the Vostochny Space Center 2019 PhotonIcs & Electromagnetics Research Symposium - Spring (PIERS-SPRING). PIERS Proceedings (год публикации - 2019)

24. Медведева И.В., Ратовский К.Г. Solar Activity Influence on the Mesopause Temperature and F2 Peak Electron Density 2019 PhotonIcs & Electromagnetics Research Symposium - Spring (PIERS-SPRING). PIERS Proceedings (год публикации - 2019)

25. Шпынев Б.Г., Хабитуев Д.С., Черниговская М.А. Dynamical Effects in Middle Atmosphere Energy Balance 2019 PhotonIcs & Electromagnetics Research Symposium - Spring (PIERS-SPRING). PIERS Proceedings (год публикации - 2019)

26. Ясюкевич А.С., Медведева И.В., Сивцева В.И., Черниговская М.А., Аммосов П.П., Гаврильева Г.А. Strong Interrelation between the Short-Term Variability in the Ionosphere, Upper Mesosphere, and Winter Polar Stratosphere Remote Sensing, V. 12, N 10, Art.No 1588, P. 1-15 (год публикации - 2020)
10.3390/rs12101588

27. Перевалова Н.П., Романова Е.Б., Тащилин А.В. Detection of high-latitude ionospheric structures using GNSS Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, V. 207, Art.No 105335, P. 1-14 (год публикации - 2020)
10.1016/j.jastp.2020.105335

28. Сетов А.Г., Кушнарев Д.С., Васильев Р.В., Медведев А.В. Long-term solar flux observations with Irkutsk Incoherent Scatter Radar (IISR) in 2011-2019 Solar-Terrestrial Physics, V. 6, N 3, P. 29-33 (год публикации - 2020)
10.12737/stp-63202004

29. Ратовский К.Г., Медведева И.В., Ясюкевич А.С., Шпынев Б.Г., Хабитуев Д.С. Correlation between wave activities in different layers of the atmosphere EGU General Assembly 2020, Online, 4-8 May 2020. Abstracts., Abstr.No EGU2020-6863 (год публикации - 2020)
10.5194/egusphere-egu2020-6863

30. Жеребцов Г.А., Перевалова Н.П., Шпынев Б.Г., Медведева И.В., Ратовский К.Г., Хабитуев Д.С., Ясюкевич А.С. Волновые процессы в атмосфере Земли и их влияние на ионосферу Волновые процессы в атмосфере Земли и их влияние на ионосферу, Издательство ГЕОС, Москва., 198 с. + 18 с. цв. вкл. (год публикации - 2020)

31. Медведева И.В., Ратовский К.Г. Отклик температуры области мезопаузы и максимума электронной концентрации на солнечную активность в текущем солнечном цикле Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы: Материалы XXVI Международного симпозиума, стр. Е144-Е148 (год публикации - 2020)

32. Медведева И.В., Ратовский К.Г. Manifestation of wave activity in the upper atmosphere during winter sudden stratospheric warmings Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa, V. 17, No. 6, P. 159-166 (год публикации - 2020)
10.21046/2070-7401-2020-17-6-159-166

Публикации