Modeling the influence of changes in neutral atmosphere parameters on ionospheric electron density

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Based on the modified numerical model of the ionosphere and plasmasphere developed at ISTP SB RAS, we calculated the height profiles of the electron density Ne for the quiet and disturbed thermospheric conditions of January 25, 2009 at the geographical location of Irkutsk (52.4N, 104.3E). The disturbed conditions were simulated by varying the neutral temperature T in the thermosphere. At heights below 180 km and above 250 km, with an increase/decrease in T, an increase/decrease in Ne occurs. At 180–250 km, the opposite pattern is seen: an increase/decrease in T causes a decrease/increase in Ne. The opposite pattern of the change in the Ne profile is associated with the influence of the atomic oxygen to molecular nitrogen density ratio [O]/[N2] at heights of the F-region. Quantitative estimates of the change in Ne at different heights with changes in the neutral temperature were obtained. It has been established that a change in T by 1 K leads to a change in Ne by 0.2–0.3%. The modeling results were compared with observations of the peak electron density NmF2 obtained with the Irkutsk ionosonde during the sudden stratospheric warming in January 2009.

About the authors

G. A. Zherebtsov

Institute of Solar-Terrestrial Physics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: pereval@iszf.irk.ru

Academician of the RAS 

Russian Federation, Irkutsk

A. V. Tashchilin

Institute of Solar-Terrestrial Physics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: pereval@iszf.irk.ru
Russian Federation, Irkutsk

N. P. Perevalova

Institute of Solar-Terrestrial Physics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: pereval@iszf.irk.ru
Russian Federation, Irkutsk

K. G. Ratovsky

Institute of Solar-Terrestrial Physics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: pereval@iszf.irk.ru
Russian Federation, Irkutsk

I. V. Medvedeva

Institute of Solar-Terrestrial Physics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: pereval@iszf.irk.ru
Russian Federation, Irkutsk

References

  1. Кринберг И. А., Тащилин А. В. Ионосфера и плазмосфера. М.: Наука, 1984. 189 с.
  2. Тащилин А. В., Романова Е. Б. Численное моделирование диффузии ионосферной плазмы в дипольном геомагнитном поле при наличии поперечного дрейфа // Математическое моделирование. 2013. Т. 25. № 1. С. 3–17.
  3. Picone J. M., Hedin A. E., Drob D. P., Aikin A. C. NRLMSISE-00 empirical model of the atmosphere: Statistical comparisons and scientific issues // J. Geophys. Res. 2002. V. 107. № A12. P. 1468–1483.
  4. Tashchilin A., Leonovich L. Estimation of variations in the thermosphere parameters during a magnetic storm from satellite measurements of thermospheric density / Proc. SPIE. 11916. 27th International Sym posium on Atmospheric and Ocean Optics, At mo spheric Physics. 2021. Art. № 119167S. https://doi.org/10.1117/12.2603309
  5. Walker J. C. G. Analytic representation of upper atmosphere densities based on Jacchia’s static diffusion models // J. Atmos. Sci. 1965. V. 22. P. 462–463.
  6. Schunk R. W., Nagy A. F. Ionospheres: Physics, Plasma physics, and Chemistry. Cambridge University Press, 2009. 628 p.
  7. Klimenko M. V., Klimenko V. V., Bessarab F. S., Koren kov Y. N., Liu H., Goncharenko L. P., Tolstikov M. V. Study of the thermospheric and ionospheric response to the 2009 sudden stratospheric warming using TIME-GCM and GSM TIP models: First results // J. Geophys. Res. Space Physics. 2015. V. 120. P. 7873–7888.
  8. Fuller-Rowell T., Akmaev R., Wu F., Fedrizzi M., Vie reck R. A., Wang H. Did the January 2009 sud den stratospheric warming cool or warm the thermo sphere? // Geophys. Res. Lett. 2011. V. 38. № L18104.
  9. Oliver W. L., Holt J. M., Zhang S.-R., Goncharenko L. P. Long-term trends in thermospheric neutral tempe rature and density above Millstone Hill // J. Geophys. Res. Space Physics. 2014. V. 119. P. 7940–7946.
  10. Zhang S.-R., Holt J. M., Kurdzo J. Millstone Hill ISR observations of upper atmospheric long‐term changes: Height dependency // J. Geophys. Res. 2011. V. 116. № A00H05.
  11. Данилов А. Д., Константинова А. В. Долговременные вариации параметров средней и верхней атмосферы и ионосферы (обзор) // Геомагнетизм и аэрономия. 2020. Т. 60. № 4. С. 411–435.
  12. Medvedeva I. V., Beletsky A. B., Chernigovskaya M. A., Perminov V. I., Semenov A. I., Tatarnikov A. V. Meso pause temperature variations during strong sudden stratospheric warmings in 2008–2010 // Optica Pura y Aplicada. 2011. V. 44. № 4. P. 701–705.
  13. Shepherd M. G., Cho Y.‐M., Shepherd G. G., Ward W., Drummond J. R. Mesospheric temperature and atomic oxygen response during the January 2009 major stra tospheric warming // J. Geophys. Res. 2010. V. 115. № A07318.
  14. Yuan T., Thurairajah B., She C.-Y., Chandran A., Collins R. L., Krueger D. A. Wind and temperature response of midlatitude mesopause region to the 2009 Sudden Stratospheric Warming // J. Geophys. Res. 2012. V. 117. № D09114.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2024 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».