Estimation of ionospheric disturbances caused by meteorological processes in the troposphere

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Gravity waves (GWs) are one of the triggers of ionospheric disturbances that can influence ionospheric propagation of radio waves and the work of radio-technical systems. The paper considers the actual problem of estimating the response of the F2-layer of the ionosphere to the propagation of GWs from the meteorological storm region in the troposphere. The study is carried out by the numerical modeling method based on the solution of the ionospheric plasma diffusion equation taking into account the perturbation of the nEᵤtral wind under the GWs action. The amplitude of the perturbation was set based on numerical calculations of the physical model of the GSM TIP with inclusion of a realistic GWs source. The numerical estimates showed that the nEᵤtral wind perturbations in the thermosphere with a period of several hours lead to a significant decrease of the electron density and an increase of the maximum height of the F2-layer under geomagnetically quiet conditions.

Full Text

Restricted Access

About the authors

O. P. Borchevkina

Kaliningrad Branch of the Pushkov Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere and Radio Wave Propagation, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: olga.borchevkina@mail.ru
Russian Federation, Kaliningrad

I. A. Nosikov

Kaliningrad Branch of the Pushkov Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere and Radio Wave Propagation, Russian Academy of Sciences

Email: olga.borchevkina@mail.ru
Russian Federation, Kaliningrad

I. V. Karpov

Kaliningrad Branch of the Pushkov Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere and Radio Wave Propagation, Russian Academy of Sciences

Email: olga.borchevkina@mail.ru
Russian Federation, Kaliningrad

References

  1. Knížová P.K., Podolská K., Potužníková K. et al. // Ann. Geophysic. 2020. V. 38. № 1. P. 73. https.//doi.org/10.5194/angeo-38-73-2020
  2. Golubkov G.V., Adamson S.O., Borchevkina O.P. et al. // Chem. Phys. 2022. V. 41. № 5. P. 53. https.//doi.org/10.31857/S0207401X22050053
  3. Chou M.Y., Lin C.C.H., Yue J. et al. // Geophys. Res. Lett. 2017. V. 44. № 3. P. 1219. https.//doi.org/10.1002/2016GL072205
  4. Laštovichka J. // J. Atmos. Sol.-Terr. Phys. 2006. V. 68. № 3–5. P. 479. https.//doi.org/10.1016/j.jastp.2005.01.018
  5. Kshevetskii S.P., Kurdyaeva Y.A., Gavrilov N.M. // Chem. Phys. 2023. V. 42. № 10. P. 77. https.//doi.org/10.31857/S0207401X23100096
  6. Borchevkina O.P., Karpov I.V., Karpov M.I. // Atmosphere. 2020. V. 11. № 9. P. 1017. https.//doi.org/10.3390/atmos11091017
  7. Borchevkina O.P., Kurdyeva Y.A., Dyakov Y.A. et al. // Atmosphere. 2021. V. 12. № 11. P. 1384. https.//doi.org/10.3390/atmos12111384
  8. Jonah O.F., Kherani E.A., De Paula E.R. // J. Geophys. Res. A: Space Phys. 2016. V. 121. № 3. P. 2531. https.//doi.org/10.1002/2015JA022273
  9. Knížová P.K., Potužníková K., Podolská K. et al. // Front. Astron. Space Sci. 2023. V. 10. P. 1197157. https.//doi.org/10.3389/fspas.2023.1197157
  10. Kurdyaeva Y.A., Kshevetskii S.P., Borchevkina O.P. et al. // Geomagnetism and Aeronomy. 2022. V. 62. № 4. P. 537. https.//doi.org/10.31857/S0016794022040113
  11. Chernigovskaya M.A., Shpynev B.G., Ratovsky K.G. // J. Atmos. Sol.-Terr. Phys. 2015. V. 136. Part B. P. 235. https.//doi.org/10.1016/j.jastp.2015.07.006
  12. Zakharov V.I., Sigachev P.K. // Adv. Space Res. 2022. V. 69. № 1. P. 132. https.//doi.org/10.1016/j.asr.2021.09.025
  13. Bakhmetyeva N.V., Grigoriev G.I., Kalinina E.E. // Chem. Phys. 2023. V. 42. № 4. P. 73. https.//doi.org/10.31857/S0207401X23040039
  14. Hocke K., Schlegel K. // Ann. Geophys. 1996. V. 14. № 9. P. 917. https.//doi.org/10.1007/s00585-996-0917-6
  15. Bakhmetyeva N.V., Zhemyakov I.N. // Chem. Phys. 2022. V. 41. № 10. P. 65. https.//doi.org/10.31857/S0207401X2210003X
  16. Miyoshi Y., Fujiwara H. // J. Geophys. Res. 2008. V. 113. № D1. Article D01101. https.//doi.org/10.1029/2007JD008874
  17. Kurdyaeva Y.A., Bessarab F.S., Borchevkina O.P. et al. // Chem. Phys. 2024. V. 43. № 6. P. 91. https.//doi.org/10.31857/S0207401X24060105
  18. Ratovsky K., Klimenko M., Vasilyev R. et al. // Adv. Space Res. 2021. V. 67. № 1. P. 122. https.//doi.org/10.1016/j.asr.2020.10.021
  19. Vadas S.L., Crowley G. // J. Geophys. Res. Space Phys. 2017. V. 122. № 6. P. 6652. https.//doi.org/10.1002/2016JA023828
  20. Kurdyaeva Y.A., Bessarab F.S., Borchevkina O.P. et al. // Adv. Space Res. 2024. V. 74. № 5. P. 2463. https.//doi.org/10.1016/j.asr.2024.05.062
  21. Kurdyaeva Y.A., Borchevkina O.P., Golikova E.V. et al. // Izv. RAN. Ser. Fiz. 2024. V. 88. № 3. P. 481. https.//doi.org/10.31857/S0367676524030191
  22. Karpov I.V., Leble S.B., Smertin V.M. // Geomagnetism and Aeronomy. 1983. V. 23. № 4. P. 672.
  23. Karpov I.V., Leble S.B. // Izv. VUZ. Radiophys. 1983. V. 26. № 12. P. 1599
  24. Gershman B.N. Dynamics of Ionospheric Plasma. Moscow: Nauka, 1974. 257 p.
  25. Joyner K.H., Butcher E.C. // J. Atmos. Terr. Phys. 1980. V. 42. № 5. P. 455 https.//doi.org/10.1016/0021-9169(80)90005-7
  26. Handbook of Special Functions / Eds. Abramowitz M., Stegun I. Translated from English. Moscow: Nauka, 1979.
  27. Bilitza D., Altadill V., Truhlik V. et al. // Space Weather. 2017. V. 15. № 2. P. 418. https.//doi.org/10.1002/2016SW001593
  28. Namgaladze A., Korenkov Y., Klimenko V. et al. // J. Atmos. Terr. Phys. 1991. V. 53. № 11–12. P. 1113. https.//doi.org/10.1016/0021-9169(91)90060-K
  29. Bakhmetyeva N.V., Grigoriev G.I., Kalinina E.E. // Chem. Phys. 2022. V. 41. № 5. P. 441. https.//doi.org/10.31857/S0207401X22050028

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Change in the meridional wind according to the physical model GSM TIP (dashed line) and the harmonic disturbance model used in this work (solid line).

Download (22KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Electron density profile according to the IRI model (1) for 00.00 UT on 24.10.2018 over Kaliningrad (54° N, 20° E) and the results of numerical modeling of the ionospheric F-region profile according to expression (5) without taking into account disturbance (2).

Download (25KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Electron concentration profiles according to the analytical solution (5) at time moments: 0 (1), 1 (2), 2 (3), 3 h (4) after the start of the disturbance.

Download (30KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Change in electron density at an altitude of 290 km under the influence of meridional wind disturbance.

Download (14KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».