Определение параметров квазиволновых ионосферных возмущений методами GPS - радиозондирования

Воейков, Сергей Викторович

Определение параметров квазиволновых ионосферных возмущений методами GPS - радиозондирования тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

Воейков, Сергей Викторович АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Иркутск МЕСТО ЗАЩИТЫ

2005 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.03 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Определение параметров квазиволновых ионосферных возмущений методами GPS - радиозондирования»

Автореферат диссертации на тему "Определение параметров квазиволновых ионосферных возмущений методами GPS - радиозондирования"

Российская Академия Наук Сибирское отделение Институт солнечно-земной физики

На правах рукописи УДК 550.388.2

Воейков Сергей Викторович

Определение параметров квазиволновых ионосферных возмущений методами СРБ-радиозондирования

01.04.03 - радиофизика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

с,е>аг

Иркутск - 2005

Диссертация выполнена в Инстшуге солнечно-земной физики Сибирского отделения Российской академии наук

Научный руководитель:

Доктор физико-математических наук, профессор Афраймович Эдуард Леонтьевич

Официальные оппоненты:

Доктор физико-математических наук, профессор Иванов Всеволод Борисович

Доктор физико-математических наук, профессор Калихман Аркадий Давидович

Ведущая организация:

Сибирский физико-технический институт при Томском государственном университете

Защита состоится 18 мая 2005 г. в " / часов на заседании диссертационного совета Д.212.074.04 при Иркутском государственном университете по адресу: 664003, Иркутск, б. Гагарина, 20.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Иркутского государственного университета

Автореферат разослан "_//_" апреля 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета к.ф.-м.н., доцент

Мангазеев Б. В.

toofc-S ЛШЬб*

^^ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы

Исследование структуры и динамики перемещающихся ионосферных возмущений (ПИВ) квазиволнового типа является актуальной задачей физики атмосферы Земли и радиофизики, поскольку эти возмущения являются проявлением атмосферных акустико-гравигационных волн (АГВ), дающих существенный вклад в общую динамику и энергетику верхней атмосферы [7, 14]. Прикладной радиофизический аспект обусловлен влиянием ПИВ на распространение радиоволн в широком диапазоне длин волн (от сотен метров до десятков сантиметров), используемых в радиосвязи, радиолокации, радионавигации и радиоастрономии [1].

Наблюдаемая картина возмущений электронной концентрации является результатом интерференции ПИВ от различных источников, что затрудняет их изучение. Поэтому для получения достоверной информации о динамике АГВ необходим анализ выделяющихся над фоном интенсивных ПИВ, характеризующихся простыми формами во временной или спектральной областях. К таким квазиволновым ионосферным возмущениям относятся локализованные в пространстве среднемасштабные возмущения типа волновых пакетов и крупномасштабные ПИВ (КМ ПИВ) типа уединенных волн.

В теоретических работах ранее предсказывалось существование волновых пакетов [13] и уединенных волн [9, 10] в атмосфере. Экспериментальных сведений по этим объектам очень мало. Только в работе [16] по данным измерений доплеровского смещения частоты отраженного от ионосферы KB радиосигнала было отмечено существование редких ограниченных во времени узкополосных колебаний (УПК), которые были интерпретированы как отклики на возмущения типа волновых пакетов. Единственный случай регистрации возмущения типа уединенной волны по данным измерений на ионозондах был описан в работе [5]. Однако плотности сети ионозондов и их временного разрешения оказалось недостаточно для достоверного определения основных параметров возмущения.

Таким образом, до сих пор не было получено прямого экспериментального доказательства существования таких замечательных объектов, как волновые пакеты и уединенные волны. В значительной степени это связано с низким пространственно-временным разрешением существовавших ранее средств зондирования атмосферы и ионосферы.

j »ОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ I I библиотека I 3

' ¿ЧШ j

детектирования и мониторинга ионосферных возмущений GLOBDET естественного и техногенного происхождения по данным измерений вариаций полного электронного содержания (ПЭС), производимых в системе GPS [11]. Этот комплекс отличается от ранее известных средств радиозондирования ионосферы непрерывностью наблюдений, высокой чувствительностью и пространственно-временным разрешением GPS-детектор является важным дополнением к классическим средствам радиозондирования ионосферы' ионозондам, KB радарам возвратно-наклонного зондирования SuperDARN, радарам некогерентного рассеяния. Однако для реализации потенциальных возможностей GPS-радиозондирования ионосферы в исследованиях квазиволновых ионосферных возмущений необходима разработка и тестирование соотве! ствугощих методов пространственно-временной обработки данных.

Термин «волновые пакеты», используемый в работах [13, 16], в настоящей диссертации был расширен до понятия «перемещающиеся волновые пакеты (ПВП)», которое лучше отражает не только временные, но и пространственные характеристики этого явления. Во временной области более подходящим является широко используемый в радиофизике термин «узкополосные колебания» [4]. Вслед за авторами [5, 9] в диссертации используется термин «уединенная волна», несмотря на то, что соотнесение наблюдаемых в эксперименте вариаций параметров среды с соответствующими математическими моделями крайне затруднено и неоднозначно

Предметом исследования в настоящей диссертации являются волновые пакеты и интенсивные крупномасштабные возмущения типа уединенных волн, регистрируемые по данным полного электронного содержания.

Цель работы: определение параметров квазиволновых ионосферных возмущений типа волновых пакетов и уединенных волн методами GPS -радиозондирования.

Для достижения данной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Разработка в рамках технологии GLOBDET методов повышения пространственного разрешения при детектировании перемещающихся ионосферных возмущений.

2. Создание вторичной базы данных глобальной сети приемников GPS за период 1997-2003 г.г., необходимой для исследования УПК и КМ ПИВ

3. Изучение морфологии узкополосных колебаний ПЭС (частота появления УПК в зависимости от местного времени, уровня геомагнитной активности, времени года и т.д.) и определение пространственных и временных характеристик соответствующих ионосферных возмущений.

4 Анализ динамических и структурных параметров интенсивных крупномасштабных возмущений, регистрируемых во время мощных магнитных бурь.

Научная новизна исследования:

1. Впервые разработан метод определения динамических характеристик средне мае штаб ных квазимонохроматических 1MB по данным измерений вариаций полного электронного содержания для трех ИСЗ на одной наземной приемной станции GPS, расширяющий возможности GPS-радиозондирования ионосферы в регионах с низкой плотностью сети приемников GPS.

2. Впервые определены пространственно-временные характеристики нового класса среднемасштабных перемещающихся ионосферных возмущений -перемещающихся волновых пакетов, проявляющихся в форме узкополосных колебаний ПЭС. Показано, что такие колебания регистрируются на средних широтах в 0,1% от общего числа наблюдений; временной период колебаний 10-20 мин, длина волны порядка 150 км, длительность огибающей около 40 мин, характерный пространственный масштаб пакета не более 500 км, скорость перемещения около 150-200 м/с.

3. С применением протестировашгого в диссертации метода определения вариаций полного электронного содержания, использующего данные псевдодальности и фазовых измерений на одной основной частоте GPS, впервые приведено экспериментальное доказательство существования крупномасштабных перемещающихся ионосферных возмущений типа уединенных волн Показано, что такие возмущения появляются в авроральной зоне во время максимальных изменений магнитного поля Земли, имеют характерную длительность порядка 40-60 мин, относительную амплитуду до 40% и перемещаются в направлении близком к экваториальному на расстояние до 4500 км со скоростью около 1000 м/с, сравнимой со скоростью звука в максимуме F-области ионосферы; протяженность их фронта достигает 2000 км.

Достоверность результатов, представленных в диссертации, обусловлена использованием физически обоснованных методов, проверенных численным моделированием, и представительной статистикой наблюдений. Полученные в экспериментах физические характеристики находятся в качественном и количественном согласии с результатами исследований, опубликованных ранее другими авторами.

Практическая ценность работы состоит в том, что полученные результаты и разработанные в диссертации методы могут быть использованы

для разработки моделей ионосферных неоднородностей и при создании новых высокоэффективных систем диагностики и мониторинга ионосферы, как части комплекса космической погоды, обладающих повышенной чувствительностью, информативностью и высоким пространственно-временным разрешением, а также для развития методов прогнозирования ошибок позиционирования в спутниковых радионавигационных системах.

Личный вклад автора

Основные результаты работы являются оригинальными и получены либо лично автором, либо при его непосредственном участии. Автору принадлежат:

1 Разработка метода определения динамических характеристик перемещающихся ионосферных возмущений по данным полного

' электронного содержания на одной приемной наземной станции GPS.

2 Создание вторичной базы данных сети GPS за период 1997-2003 г.г, необходимой для исследования УПК и КМ ПИВ.

3 Исследование морфологии узкополосных колебаний ПЭС для 212 суток периода 1997-2003 г г с различным уровнем геомагнитной возмущённое™

4 Определение динамических характеристик перемещающихся волновых пакетов, зарегистрированных 15 июля 2001 г. в Австралии и 18 октября 2001 г. в Северной Америке.

5 Исследование пространственно-временных характеристик крупномасштабных возмущений типа уединенных волн, зарегистрировашгых во время магнитшлх бурь 29-31 октября 2003 г

Автор принимал непосредственное участие в разработке метода селектирования узкополосных колебаний по данным полного электронного содержания, в тестировании метода определения полного электронного содержания с использованием данных псевдодальности и фазовых измерений на основной частоте GPS.

Апробация работы

поверхности Земли и атмосферы», Иркутск, 2003; на «Поляковских чтениях», Иркутск, 2002, 2004; международном симпозиуме COSPAR-2004, Париж, 2004; III международной конференции «Солнечно-земные связи и электромагнитные предвестники землетрясений», Паратунка, 2004; международной конференции «Солнечно-земная физика», Иркутск, 2004; международном симпозиуме Beacon Satellite Symposium (BSS-2004), Италия, 2004 г., а также на семинарах в ИСЗФ СО РАН, в Сибирском физико-техническом институте, г. Томск, на физическом факультете Иркутского государственного университета.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Разработанный метод определения динамических характеристик среднемаспггабных квазимонохроматических ПИВ по данным измерений вариаций полного электронного содержания для трех ИСЗ на одной наземной приемной станции GPS, основанный на эффекте изменения периода возмущения, вызванного движением ИСЗ, расширяет возможности GPS-радиозондирования ионосферы в регионах с низкой плотностью сети приемников GPS.

2. Установлено, что среднемасштабные перемещающиеся волновые пакеты проявляются в форме узкополосных колебаний ПЭС. Такие колебания регистрируются на средних широтах в 0,1% от общего числа наблюдений; временной период колебаний 10-20 мин, длина волны порядка 150 км, длительность огибающей около 40 мин, характерный пространственный масшгаб пакета не более 500 км, скорость перемещения около 150-200 м/с.

3. Установлено, что крупномасштабные перемещающиеся ионосферные возмущения типа уединенных волн появляются в авроральной зоне во время максимальных изменений магнитного поля Земли, имеют характерную длительность порядка 40-60 мин, относительную амплитуду до 40% и перемещаются в направлении близком к экваториальному на расстояние до 4500 км со скоростью около 1000 м/с, сравнимой со скоростью звука в максимуме F-области ионосферы; протяженность их фронта достигает 2000 км. Этот результат получен на основе применения метода определения вариаций полного электронного содержания с использованием данных псевдодальности и фазовых измерений на одной основной частоте GPS, позволяющего улучшить пространственное разрешение GPS-зондирования во время геомагнитных возмущений.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и библиографического указателя, содержащего 274 ссылки. Общий объем диссертации - 226 страниц, включая 7 таблиц и 51 рисунок.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика работы, отражена актуальность ее темы, сформулированы цели диссертации и решаемые задачи, приведено краткое содержание диссертации.

В первой главе приведен обзор работ по ПИВ и радиофизическим методам их исследований. Сети ионозовдов, дошгеровских установок и радаров HP не в состоянии обеспечить непрерывный мониторинг возмущений различного масштаба с высоким пространственно-временным разрешением. Кроме того, методы вертикального зондирования позволяют регистрировать квазиволновые возмущения только на высотах ниже главного максимума ионизации, в то время как изменения ПЭС могут быть обусловлены процессами во всей толще ионосферы, в том числе и в верхней ионосфере [б].

В последнее время интенсивно развивается сеть наземных приемных станций GPS. В системе GPS производятся непрерывные и высокоточные измерения группового и фазового запаздывания на двух когерентно-связанных частотах fi=l 575,42 МГц и f2=1227,60 МГц, что позволяет определить приращение ПЭС:

1 f2 f2

I = fN(s)ds =--т-^тИ - p2 + const +

*D 40,308 fi-fi

где Pi и P2 - приращения фазового пути радиосигнала (м) для частот ft и f2 (Гц); const - некоторый неизвестный начальный фазовый путь (м); стер -ошибка в определении фазового пути (м).

Ошибка определения ПЭС стандартным методом по разности фазового пути Р1-Р2 на двух частотах для одного 30-е интервала усреднения не превышает 10м м"2, хотя начальное значение ПЭС и остается неизвестным. Это позволяет детектировать неоднородности ионизации и волновые процессы в ионосфере в широком диапазоне значений амплитуд (до 10"3 от суточного изменения ПЭС). Ниже будет использоваться общепринятая в литературе единица ПЭС TECU, равная 101в м"2.

Во второй главе излагаются методы определения параметров ПИВ на основе пространственно-временной обработки сигналов GPS. Увеличение плотности сбоев фазовых измерений Р2 на вспомогательной частоте f2 во время мощных магнитных бурь [3] делает невозможным использование метода определения ПЭС по разности фазового пути Р,-Р2 на многих лучах «приемник-ИСЗ GPS». Это приводит к ухудшению пространственного разрешения GPS-детектора ионосферных возмущений. В диссертации протестирован и использован при анализе интенсивных крупномасштабных возмущений (глава 4) предложенный в [12] одночастотный метод определения приращения ПЭС dl по данным псевдодальности С) и фазовых измерений Р, на

основной частоте Г), который позволяет получить данные на тех радиотрассах, на которых отмечались сбои фазовых измерений Р2:

dJ = —((ft - С, ta const + aç> + nC) (2)

40,308 1 " '

где Ci - псевдодальность между передатчиком в приемником GPS, измеренная по групповому запаздыванию сигнала GPS; пС - ошибка в определении псевдодальности. Точность этого метода не превышает 0,1 TECU, что дает возможность использовать такой способ только для регистрации интенсивных вариаций ПЭС, обусловленных прохождением КМ ПИВ.

На рис. 1 приведены пространственные распределения подионосферных точек, соответствующих радиотрассам «приемннк-ИСЗ GPS», на которых определялось ПЭС на территории США (30°-60°N; 220°-300°E) во время сильной магнитной бури 30 октября 2003 г.

19- 21,3 UT 21 - 23,3 UT

Pv Рг Pii Рг

Pi. С, Р„ С,

220 240 260 280 300 220 240 260 280 300 Долгота, *Е Долгота, í

Рис. 1. Сравнение числа рядов ПЭС, полученных двухчастотным и одночастотным методами, для магнитной бури 30.10.2003 г.

Рассматриваются два временных интервала: 19-21,3 UT (рис. 1 слева) и 2123,3 UT (рис. 1 справа). На рис. 1а, 1в (верхние панели) даны распределения радиотрасс, на которых было возможно определение ПЭС по разности

фазового пути РрРг, а на рис. 16, 1г (нижние панели) показаны радиотрассы, на которых ПЭС можно было получить по данным Р| и Сь Над каждой панелью рисунка подписано количество п рядов ПЭС, соответствующих числу использованных радиотрасс. Видно, что количество рядов ПЭС, полученных по данным Р[ и Сь в 2-4 раза больше, чем по данным РрРг- Так, применение одночастотного метода позволило более чем в 2 раза повысить пространственное разрешение при исследовании КМ ПИВ (глава 4), зарегистрированного 30 октября 2003 г. в период с 19 до 21 ЦТ (рис. 1 слева).

В главе 2 описан используемый в диссертации метод измерения скорости и направления перемещения ионосферных неоднородностей с помощью решеток приемников вРБ (БАОМ-СРв), учитывающий движение ИСЗ.

Раздел 2.3 посвящен разработанному в диссертации методу увеличения пространственного разрешения ОРБ-радиозовдирования ионосферы, основанному на определении параметров ПИВ по данным ПЭС на одной СРБ-станции. Плотность сети СР§-приемников очень неравномерна. В ряде регионов для детектирования ПИВ можно использовать данные только одной станции вРБ. Выходом может стать рассмотрение ситуаций, когда волновое возмущение наблюдается на нескольких радиотрассах. Для таких случаев автором был предложен новый метод расчета динамических характеристик ПИВ.

В основу этого метода положен эффект изменения частоты волнового возмущения, вызванный разностью скоростей перемещения возмущения и подионосферной точки в направлении распространения возмущения:

ПО) = По-|К\У(1)| (3)

где По - угловая частота возмущения; |К \¥(1)( - скалярное произведение волнового вектора возмущения К и вектора скорости перемещения подионосферной точки W(t).

Исходными данными являются ряды вариаций ПЭС на трех радиотрассах Ш, ЬО) и 13(0, рады азимутов а^О), а^О) и углов места в^Ц), 0Й(9, 0,з(О направлений на три ИСЗ. Ряды азимутов и углов места используются для вычисления рядов компонент скоростей перемещения подионосферных точек и Wy(t) для каждого ИСЗ на высоте Ь,^ = 300 км. Зависимости от времени значений частот ОД) Д™ каждого ИСЗ определяются из периодограмм, построенных по отфильтрованным в заданном диапазоне периодов рядам ПЭС сИ^), (И^) и ¿ЬО)- Для каждого момента времени 1 для трех ИСЗ получаем систему уравнений:

£М1) = а-\Уй(1)*Ъ-\ад)*с (4)

Оз0) = а-Шхз(1)*Ь-'И/уз(0*с

где а = Q0; b = |К| * sin а; с = |K| * cos a; здесь a - азимут волнового вектора К, отсчитываемый от севера по часовой стрелке. Рассматриваемые временные интервалы и система координат выбираются так, чтобы компоненты скоростей перемещения подионосферных точек Wx и Wy для каждого ИСЗ были не нулевыми. Система уравнений (4) решается по правилу Крамера.

Далее из полученных значений а, b и с для каждого момента времени t вычисляются азимут волнового вектора а, период волны Т и скорость перемещения V:

a(t) = arctg(b/c)

T(t) = 2я/а (5)

V(t) = а/(Ь2+с2)ш

Затем по полученным рядам a(t), T(t) и V(t) определяются средние по времени значения азимута волнового вектора <а>, периода волны <Т>, скорости перемещения <V>, а также среднеквадратичное отклонение (СКО) каждой из величин.

В третьей главе представлены результаты исследования перемещающихся волновых пакетов. Импульсом к изучению ГТВП послужили поиски возможных ионосферных возмущений, обусловленных испытанием американской системы противоракетной обороны (ПРО) 15 июля 2001 г., когда взрывом мощностью 55 кг на высоте порядка 225 км вблизи атолла Кваджлейн в Тихом Океане была уничтожена баллистическая ракета, запущенная с западного побережья США. Действительно, спустя 1,5-2 часа после высотного взрыва в вариациях ПЭС, зарегистрированных на ряде GPS-станций в Австралии, проявились возмущения в форме узкополосных колебаний с периодом от 10 до 20 мин и длительностью огибающей порядка 1 часа.

Скорость и направление перемещения волнового пакета были оценены по задержкам огибающих на разнесенных станциях GPS и с помощью предложенного в диссертации метода (4, 5). Эти методы дали различные динамические параметры (а = 30°, V = 500 м/с) и (а = 90°, V = 100 м/с). Возможно, такое различие связано с тем, что у исследуемого возмущения скорость и направление распространения фазового фронта и огибающей пакета не совпадали.

Параметры УПК, зарегистрированных в Австралии, оказались близки к характеристикам ионосферных откликов на запуски ракет, измеренным по доплеровскому сдвигу частота при наклонном зондировании [8]. Однако направление перемещения соответствующих волновых пакетов, определенное как по смещениям огибающих пакетов, так и с использованием формул (4, 5) при обработке сигналов трех ИСЗ GPS на станции TOW2, не совпало с направлением от предполагаемого места высотного взрыва, так что нельзя утверждать, что зарегистрированные УПК являлись откликом на взрыв.

Необходимо было проверить, существуют ли подобные УПК в фоновых условиях Был произведен поиск УПК в архиве данных ПЭС за 212 суток 19972003 г.г., созданном при выполнении диссертационной работы Общее количество N = 2290 обнаруженных УПК и число п = 1577191 рассмотренных рядов ПЭС длительностью 2,3 часа отмечены на рис. 2д.

р™р(|ОЯ»

750

600 450

РООЯОМО4 Р(ДТ)

150

1 а

Р(0

400

Р(<1Я) 900

-30

- 10

200

50 100 150 200 250 Р<4 нТл

0.0 0.3 0.6 0 9 1.2 1.5 Р(/0 ДТ, час

0.20-1

0.15 -

А_= 0.35 ТЕСи

1 & ГП \J.JJ

0.10- I Ш 0.05- ^

0 00 —■—I

8 12 16 20 24 Время, ЬТ

0.0

0.4 0.8 1.2 А^ТЕСи

1 6

N = 2290 п= 1577191

тт

"Г

600

900 1200 сЖ, км

1500 1800 2100

Рис 2 Статистика узкополосных колебаний ПЭС.

Отбор УПК проводился с использованием двух критериев. Прежде всего, выбирались вариации ПЭС, СКО которых превышали заданный порог в. Обсуждаемая в работе статистика получена для е = 0,1 ТЕСи, много превышающего амплитуду фоновых колебаний ПЭС с периодами около 15 мин [2]. Далее, для каждого отфильтрованного ряда ПЭС сЩО рассчитывался

амплитудный спеюр, по форме которого проверялось выполнение условия «узкополосности».

Оказалось, что УПК наблюдаются не более, чем в 0,1% от общего числа рядов ПЭС, причем чаще зимой и осенью.

На рис. 2а столбиками отображена зависимость Рпю^рвф количества УПК от значений индекса геомагнитной активности Об^ взятых по модулю. Распределение Р(рвф значений индекса Ой для всех рассмотренных рядов ПЭС показано на рис. 2а жирной линией. Распределение Ртагр^Озф подобно распределению Р(рБф, так что при делении Р-пурСРзф на Р(|Б5ф мы получим практически равномерное распределение относительной частоты появления УПК в зависимости от значений Бй. Таким образом, корреляции между вероятностью появления УПК и значениями индекса геомагнитной возмущённое™ не наблюдается.

Рис. 26 представляет суточное распределение РОтах) моментов времени ^^ соответствующих максимальному значению амплитуды А,,,,* УПК. Видно, что чаще всего (около 87%) УПК наблюдаются в дневное время суток, примерно с 7:00 до 16:00 местного времени ЬТ.

Для каждого УПК строилась огибающая и по уровню 0,5 от максимальной амплитуды колебаний А^ определялась длительность АТ. Процедура определения длительности УПК проиллюстрирована на рис. 36. В 80% случаев значения АТ лежат в пределах от 20 до 60 мин с наиболее вероятным значением 40 мин (рис. 2в).

На рис. 2г представлено нормированное распределение вероятности появления УПК с заданной максимальной амплитудой Аи»*. Вертикальной пунктирной линией отмечен порог по амплитуде е = 0,1 ТЕСи. Оказалось, что наиболее вероятное значение амплитуды Ат УПК, также отмеченное на рис. 2г, равняется примерно 0,35 ТЕСи. Величина Ат превышает среднее значение амплитуды фоновых вариаций ПЭС с периодом 15 мин в магнитоспокойный период примерно в 60 раз [2]. Таким образом, изучаемые в диссертации узкополосные колебания ПЭС соответствуют статистически значимому классу ионосферных возмущений.

Для того, чтобы оценить характерный пространственный масштаб области регистрации УПК, было подсчитано число случаев, когда эти события в пределах одного интервала времени длительностью 2,3 часа регистрировались на любых двух станциях СРБ с расстоянием <Ш между ними. На рис. 2д представлена гистограмма значений Р(сШ) как функция расстояния (Ж. Оказалось, что локализация наблюдаемых УПК в пространстве сильно выражена. В 80% случаев расстояние сШ. не превышает 500 км.

С применением метода БАОМ-ОРБ [12] дан детальный анализ пространственно-временных свойств УПК на примере наиболее яркого проявления УЖ 18 октября 2001 г. в районе Калифорнии, США (220°-260°Е; 28°-42°М).

На рис За приведены характерные временные зависимости ПЭС l(t) для ИСЗ GPS PRN14 на трех GPS-станциях BRAN, CHMS, DUPS в Калифорнии. Три указанные пункта GPS представляют собой типичную GPS-решетку, обработка данных которой проводилась по методике SADM-GPS [12]. На рис. 36 для тех же станций даны вариации ПЭС dl(t), отфильтрованные из исходных рядов I(t) полосовым фильтром с границами от 2 до 20 мин.

14.5 15 15.5 16 360 -| а,"

270 180 -90

14.5 15 15.5 16 Время, UT

800 -] Vh, м/с 600

400 200 Н 0

'AvVtt

14.5 15 15.5 16 Время, UT б 120-,Р(а)

"I—1—I

0 120 240 360 40nP(Vh)

30-

20 10 0

0 120 240 360 Vh,M/c

Рис. 3. Определение скорости и направления перемещения ПВП для события 18 октября 2001 г. в Калифорнии, США.

Отфильтрованные ряды dl(t) в период 15:00-16:00 UT демонстрируют наличие интенсивных узкополосных колебаний ПЭС продолжительностью около 40 мин и амплитудой А=0,5 TECU. Размах отфильтрованных колебаний dl(t) почти на два порядка превосходит уровень фоновых вариаций ПЭС в этом диапазоне периодов [2]. Колебания ПЭС на трех пространственно разнесенных станциях GPS (рис. 36) показывают высокую степень подобия и имеют небольшой временной сдвиг. Это свидетельствует о том, что мы имеем дело с одним и тем же перемещающимся возмущением.

Результаты расчета по алгоритму SADM-GPS [12] текущих значений направления а и горизонтальной скорости Vh распространения возмущения для каждого 30-с интервала времени представлены на рис. Зв и Зг. Как видно из рисунка, регистрируемым УПК можно поставить в соответствие перемещающийся волновой пакет, который двигался преимущественно в юго-восточном направлении со средней скоростью около 200 м/с.

Обработка данных других GPS-решеток в том же районе с использованием метода SADM-GPS [12] позволила получить распределения динамических параметров ПВП, зарегистрированного 18 октября 2001 г. в Калифорнии. Общее число различных комбинаций GPS-решеток для интервала времени 15:00-16:00 UT составило 231. Статистические данные показывают совпадение средних значений рассчитываемых параметров в пределах их СКО, что свидетельствуют о хорошей устойчивости получаемых данных независимо от конфигурации GPS-решетки. Распределения средних значений параметров ПВП, рассчитанных для каждой из 231 GPS-решетки, приведены на рис. Зд, Зе. Величина горизонтальной скорости Vh распространения ПВП (рис. Зе) варьируется от 40 до 290 м/с с наиболее вероятным значением 190 м/с. Длина волны Л ПВП при среднем периоде колебаний около 900 с оказывается порядка 180 ш. Анализ распределения азимутов Р(а) (рис. Зд) показывает хорошо выраженное юго-восточное направление перемещения ПВП: 140±20°.

Нг рис. 4 для момента времени 15:31 UT черными и серыми точками показаны положения подионосферных точек, на которых регистрировались максимумы и минимумы вариаций ПЭС, соответственно. Наблюдаемый • волновой пакет состоит из 3-4 колебаний и локализован в области пространства с размерами порядка 500 км.

Рис 4. Пространственное распределение максимумов и минимумов вариаций ПЭС для 15:31 ЦТ 18 октября 2001 г.

238 240 242 244 246 248 250 Долгота, град

Результаты определения скорости и направления перемещения возмущения по задержкам огибающих соответствующих узкополосных колебаний ПЭС оказались практически такими же, как и с применением метода SADM-GPS [12]: Vh = 170 ± 40 м/с, а = 153 ± 20°. Таким образом, поверхности'равной фазы двигались в том же направлении и с той же скоростью, что и огибающая пакета. Это совпадение свидетельствует о том, что исследуемое возмущение перемещалось без изменения формы.

В четвертой главе по данным глобальной сети GPS для периодов Сильных магнитных бурь проведено исследование пространственно-временных свойств КМ ПИВ типа уединенных волн. Полученные результаты иллюстрируются ниже на примере возмущения, зарегистрированного во время главной фазы магнитной бури 30.10.2003 г. над территорией США.

На рис. 5 представлена схематическая карта территории США (30°-55°N; 235°-290°Ё) 30.10.2003 г. Точками отмечены станции GPS. Жирной пунктирной линией дана южная граница аврорального овала для момента времени 20:14 UT. Звездочкой на рис. 5 показано положение магнитовариационной станции Ottawa (45,4°N; 284,45°Е), квадратиком отмечена ионосферная станция Dyess AFB (32,5°N; 260,3°Е). На рис. 6 сверху приведены рарияции Н-компонешы магнитного поля, зарегистрированные на станции Ottawa 30.10.2003 с 12:00 до 24:00 ЦТ. Момент t^ максимального возмущения H(t) отмечен вертикальной пунктирной линией.

Широта, к

220 230 240 250 260 270 280 290 300

Долгота, Е

Рис. 5. Геометрия эксперимента 30 октября 2003 г., 19-21 UT. США.

19.0 19.5 20.0 20.5 21.0 Время, UT

Рис. б. Динамика КМ ПИВ типа уединенной волны вдоль направления распространения во время магнитной бури 30 октября 2003 г.

Сначала из данных измерений ПЭС с временным окном 60 мин отфильтровывались вариации ПЭС dl(t). Выбирались данные для ИСЗ GPS с номером PRN27, траектория которого оказалась наиболее подходящей для регистрации ПИВ.

На рис. 6 вариации dl(t) нанесены с некоторым сдвигом (см. ниже); п=197 -число использованных рядов ПЭС. Масштаб dl(t) в TECU дан вертикальным отрезком. Из рис. 6 видно, что вариации ПЭС подобны по форме, но сдвинуты друг относительно друга по времени. Точкой на одной из кривых отмечен момент времени ^(D), соответствующий минимальному значению вариаций ПЭС, который фиксировался для каждой кривой.

С использованием метода SADM-GPS [12] определялись горизонтальная скорость Vh и направление а распространения ПИВ. Прямоугольниками А, В, С на рис. 5 отмечены регионы регистрации вариаций ПЭС, в каждом из которых использовались все возможные GPS-решетки (до 100-500 решеток в зависимости от региона) для расчета скорости ПИВ. Выбирались такие

решетки, базы которых не превышали половину длины волны ПИВ (500-700 км). На северо-востоке США (сектор С) скорость составила 1100±780 м/с, в центре США (сектор В) она уметлнилась до 465+250 м/с, а на юго-западе (сектор А) скорость достигала 1450+300 м/с. Для всех регионов направление распространения ПИВ а оказалось близко к значению а=235°.

В рассматриваемом регионе волновой вектор возмущения К направлен на юго-запад (рис. 5). Перейдем в топоцентрическую систему координат (хОу) с центром в точке О (отмечена на рис. 5 жирной точкой; 30 т4; 235°Е) и с осями координат (х, у), направленными на восток Е и север N, соответственно. Повернем систему координат (хОу) на угол 0 = 35° против часовой стрелки, тогда в новой системе координат (х'Оу1) волновой вектор К будет направлен вдоль оси х' Плоский фазовый фронт будет проходить над различными станциями GPS в соответствии с их координатой х', независимо от координаты у'. Тогда координата х' есть расстояние D от приемника GPS до точки О. Жирной линией из точки О в направлении га=55°, противоположном направлению вектора К, проведена соответствующая оси х' прямая, отображающая примерную траекторию распространения возмущения.

Чтобы представить динамику ПИВ вдоль направления х', ко всем отфильтрованным рядам ПЭС dl(t) были добавлены постоянные составляющие, пропорциональные расстоянию D до приемников, на которых были получены соответствующие ряды ПЭС (рис. 6). Как видно из рис. 6, наблюдаемое возмущение представляло собой уединенную волну с характерной длительностью ДТ около 40 минут. Это возмущение перемещалось на протяжении порядка 4500 км.

В диапазоне расстояний D от 2000 до 3000 км (регион В на рис. 5) форма возмущения существенно изменялась. Вероятно, именно это изменение привело к тому, что наблюдаемая скорость в этом регионе уменьшилась до 465 м/с. К сожалению, именно в этом диапазоне расстояний D количество данных GPS было весьма ограничено (это хорошо видно из рис. 6), что не позволило детально восстановить картину трансформации возмущения, происходившей в регионе В. Средняя скорость КМ ПИВ, определенная по наклону аппроксимирующей прямой для зависимости tmin(D) (рис. 6), составила 1200±100 м/с.

Поскольку возникновение возмущения синхронизовано с моментом t^ максимального возмущения H(t) на станции Ottawa, в предположении постоянства скорости распространения возмущения от источника до первой станции GPS, где оно было зафиксировано, можно определить положение кажущегося источника возмущения. Оказалось, что источник находился в пределах аврорального овала (показан на рис. 5 серой линией).

Приближенные оценки показали, что на юго-западе США относительная амплитуда dl/l0 возмущения ПЭС составила около 14%. Измерения критической частоты £>F2 на ионозонде Dyess AFB (отмечен на рис. 5) в том

же регионе позволили оценить относительную амплитуду возмущения электронной концентрации в окрестности максимума слоя F2 - до 40%

В четвертой главе рассматриваются еще два случая регистрации крупномасштабных возмущений типа уединенных волн - события в восточно-азиатском (20C-60°N; 75°-125°Е) и в центрально-европейском (30°-

регионах 29 октября 2003 г В восточно-азиатском регионе возмущение распространялось на расстояние до 4000 км, а в европейском - до 1000 км со скоростью 1100 м/с и 750 м/с, соответственно. В обоих случаях КМ ПИВ перемещались в сторону экватора (а = 185-190°), а относительная амплитуда dl/Io возмущения ПЭС достигала 12-14% Соотношение относительной амплитуды возмущения по данным измерений ПЭС (10-12%) и электронной концентрации в максимуме F-слоя (45-50%) для КМ ПИВ в восточно-азиатском регионе оказалось практически таким же, как и для возмущения в США Это подтверждает предположение о локализации ионосферных возмущений, обусловленных распространением АГВ, в слое толщиной около 200 км в окрестности максимума электронной концентрации [15].

Основные характеристики исследованных крупномасштабных возмущений вполне соответствуют признакам, по которым их можно отнести к классу уединенных волн. Во-первых, хорошо выраженная локализация возмущений вдоль направления распространения. Во-вторых, высокая скорость распространения возмущений (-1000 м/с) на протяжении около 4000 км в США и восточно-азиатском регионе и примерно 1000 км в европейском секторе. Такое значение скорости сравнимо или превышает скорость звука на высотах F области ионосферы, вносящей определяющий вклад в значение ПЭС. В-третьих, большая относительная амплитуда возмущения ПЭС (от 10% до 14%), соответствующая большой относительной амплитуде возмущений электронной концентрации в максимуме слоя F2 (до 40%).

В заключении сформулированы основные результаты, полученные при работе над диссертацией:

1. Разработан метод определения динамических характеристик среднемасгатабных квазимонохроматических ПИВ по данным измерений вариаций полного электронного содержания для трех ИСЗ на одной наземной приемной станции GPS, основанный на эффекте изменения периода возмущения, вызватюго движением ИСЗ, и расширяющий возможности GPS-радиозондирования ионосферы в регионах с низкой плотностью станций GPS.

2. Протестирован метод определения вариаций полного электронного содержания с использованием данных псевдодальности и фазовых измерений на одной основной частоте GPS, улучшающий пространственное разрешение GPS-зондирования во время геомагнитных возмущений по сравнению со стандартным двухчастотным методом.

3. Впервые определены пространственно-временные характеристики нового класса среднемаспггабных перемещающихся ионосферных возмущений -перемещающихся волновых пакетов, проявляющихся в форме узкополосных колебаний ПЭС. Показано, что такие колебания регистрируются на средних широтах в 0,1% от общего числа наблюдений (около 1 600 ООО рядов ПЭС); временной период колебаний 10-20 мин, длина волны порядка 150 км, длительность огибающей около 40 мин, характерный пространственный масштаб пакета не более 500 км, скорость перемещения около 150-200 м/с. Максимум появляемости узкополосных колебаний ПЭС наблюдается в дневное время зимой и осенью, независимо от уровня геомагнитной активности.

4. С применением протестированного в диссертации метода определения вариаций полного электронного содержания, использующего данные псевдодальности и фазовых измерений на одной основной частоте GPS, впервые определены пространственно-временные характеристики крупномасштабных перемещающихся ионосферных возмущений типа уединенных волн. Показано, что такие возмущения появляются в авроральной зоне во время максимальных изменений магнитного поля Земли, имеют длительность порядка 40-60 мин, относительную амплитуду возмущения локальной электронной концентрации до 40% и перемещаются в направлении, близком к экваториальному, на расстояние до 4500 км со скоростью около 1000 м/с; протяженность их фронта достигает 2000 км.

Основные публикации автора по теме диссертации:

1. Afraimovich E.L., Lesyuta O.S., Voeykov S.V. GPS phase slips on L1-L2 and LI frequencies during geomagnetic disturbances // Proceedings of International Beacon Satellite Symposium, June 4-6, 2001, Boston College, Institute for Scientific Research, Chestnut Hill, MA, USA. 2001. P. 191-195.

2. Afraimovich E.L., Lesyuta O.S., Ushakov I.I., Voeykov S.V. Geomagnetic storms and the occurrence of phase slips in the reception of GPS signals // Annals of Geophysics. 2002. V. 45, N 1. P. 55-71.

3. Афраймович Э.Л., Воейков C.B., Липко Ю.В. Морфология пульсаций полного электронного содержания в ионосфере // Труды XX Всероссийской конференции по распространению радиоволн. 2002. Нижний Новгород. С. 86-87.

4. Афраймович Э.Л., Воейков C.B., Косогоров Е.А., Лесюта О.С., Ушаков И.И. Геомагнитные возмущения и сбои фазовых измерений навигационной системы GPS II Труды XX Всероссийской конференции по распространению радиоволн. 2002. Нижний Новгород. С. 102-103.

5. Afraimovich E.L., Lesyuta O.S., Lipko Y.V., Perevalova N.P., Voeykov S.V. The morphology of total electron content pulsation in the ionosphere // URSI XXVIIth General Assembly, Maastricht, the Netherlands, 17-24 August. CD-ROM Proceedings. 2002. URSI2002/GAabstracts/papers/p0196.pdf.

6. Афраймович Э Л., Водянников В.В, Воейков С В., Перевалова Н.П., Яковец А Ф Динамические характеристики перемещающихся волновых пакетов возмущений полного электронного содержания // Изв ВУЗов. Радиофизика. 2002. Т 46, N 10. С. 809-827.

7. Афраймович Э Л., Воейков С.В., Лесюта О С., Перевалова Н П. Перемещающиеся волновые пакеты по данным глобальной сети GPS // Байкальская молодежная научная школа по фундаментальной физике. Труды V сессии молодых ученых "Гелио- и геофизические исследования". Иркутск.

2002. С. 65-67

8. Афраймович Э.Л., Воейков С.В., Лесюта, О .С., Перевалова Н.П., Нагорский П.М. Перемещающееся ионосферное возмущение, возможно, инициированное высотным взрывом // Солнечно-земная физика. 2003. вып 3, С. 73-79.

9. Афраймович Э.Л.. Воейков С В., Перевалова Н.П. Перемещающиеся волновые пакеты возмущений полного электронного содержания по данным глобальной сети GPS (морфология и динамика) // Солнечно-земная физика.

2003. вып, 3, С 61-72.

10. Afraimovich Е L., Perevalova N Р, Voyeikov S.V Traveling wave packets of total electron content disturbances as deduced from global GPS network data // J Atmos. Terr Phys. 2003. V. 65, N 11-13. P. 1245 -1262.

П.Воейков C.B. Разработка программного комплекса мониторинга ионосферных и геомагнитных пульсаций по данным глобальных сетей GPS и INTERM AGNET // Байкальская молодежная научная школа по фундаментальной физике. Труды VI сессии молодых ученых "Волновые процессы в проблеме космической погоды" Иркутск. 2003 С 61 63

12.Afraimovich EL., Astafieva E.I, Voyeikov S.V. Isolated ionospheric disturbances as deduced from global GPS network // Annales Geophysicae. 2004. V. 22, P. 47-62.

13. Афраймович Э.Л., Астафьева Э.И., Воейков C.B. Генерация ионосферных неоднородностей при распространении уединенной внутренней гравитационной волны во время мощной магнитной бури 30.10.2003 г. // Электронный журнал "Исследовано в России". 2004. N 184, С. 1964-1970, http://zhumal.ape.relarn.ru/ articles/2004/184.pdf.

14. Афраймович Э.Л., Воейков СВ., Перевалова Н.П. Определение динамических характеристик перемещающихся волновых пакетов по данным полного электронного содержания на одной станции GPS // Солнечно-земная физика. 2004. вып. 5, С. 87-89.

15. Afraimovich E.L., Astafieva E.I., Demyanov V.V , Gamayunov I.F., Kondakova T.N., Voeykov S.V. and Tsegmed B. Ionospheric, Geomagnetic Variations and GPS Positioning Errors During the Major Magnetic Storm on 29-31 October 2003 // International Reference Ionosphere News. 2004. V. 11, N 3.4. P.10-14.

16. Афраймович Э.Л., Воейков C.B. Экспериментальное доказательство существования уединенной внутренней гравитационной волны в атмосфере

земли во время мощной магнитной бури 30.10.2003 г. // Доклады Академии Наук. 2004. Т. 399, N 5. С. 683-686.

ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Афраймович Э.Л. Интерференционные методы радиозондирования ионосферы. М.: Наука, 1982. 198 с.

2. Афраймович Э.Л., Косогоров Е.А., Лесюта О.С., Ушаков И.И. Спектр перемещающихся ионосферных возмущений по данным глобальной сети GPS // Изв. вузов. Радиофизика. 2001. Т. XLIV, N 10. С. 828-839.

3. Афраймович Э.Л., Лесюта О.С., Ушаков И.И. Геомагнитные возмущения и функционирование навигационной системы GPS // Геомагнетизм и аэрономия. 2002. Т. 42, N 2. С. 220-227.

4. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Радио и связь, 1986.512 с.

5. Дёминова Г.Ф., Юдович Л.А. Планетарное развитие ионосферной суббури 18.IX 1974 г. // Геомагнетизм и аэрономия. 1980. Т. XX, N 4. С. 742-743.

6. Иванов В.Б, Толстиков М.В. Эволюция волновых возмущений в верхней ионосфере. Часть III // Изв.Вузов. Радиофизика. 2003. Т. 46, N 12. С. 10381043.

7. Калихман А Д. Перемещающиеся ионосферные возмущения в среднеширотной ионосфере II Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физ.-мат. наук. ИСЗФ СО РАН. Иркутск. 2000. 27 с.

8. Нагорский П.М., Таращук Ю.Е. Искусственная модификация ионосферы при стартах ракет, выводящих на орбиту космические аппараты // Изв. ВУЗов Физика. 1993. Т. 36, N 10. С. 98-107.

9. Савина О.Н., Ерухимов Л.М. О возможности существования уединенной внутренней гравитационной волны в безграничной изотермической атмосфере // Геомагнетизм и аэрономия. 1981. Т. 21, N 4. С. 679-682.

10. Уизем Дж. Линейные и нелинейные волны. М.: Мир, 1977. 622 с.

11. Afraimovich E.L. GPS global detection of the ionospheric response to solar flares // Radio Sci. 2000. V. 35, P. 1417-1424.

12. Afraimovich E.L., Palamartchouk K.S., Perevalova N.P. GPS radio interferometry of travelling ionospheric disturbances // J. Atmos. Terr. Phys. 1998. V. 60, N 12. P. 1205-1223.

13. Francis S.H. A theory of medium-scale traveling ionospheric disturbances // J. Geophys. Res. 1974. V. 79, P. 5245-5259.

14.Hines C.O. Internal atmospheric gravity waves at ionospheric heights // Can. J. Phys. 1960. V. 38, N 8. P. 1441-1481.

15. Kirchengast G. Elucidation of the physics of the gravity wave - TID relationship with the aid of theoretical simulations // J. Geophys. Res. 1996. V. 101, N A6. P. 13353-13368.

16. Yakovets A.F., Kaliev M.Z., Vodyannikov V.V. An experimental study of wave packets in travelling ionospheric disturbances // J. Atmos. Terr. Phys. 1999. V. 45, P. 629-639.

Отпечатано в издательском отделе ИСЗФ СО РАН Заказ № 66 от 7 апреля 2005 г. Объем 22 с. Тираж 150 экз.

РНБ Русский фонд

2006-4 3490

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Воейков, Сергей Викторович

Список таблиц.

Список рисунков.

Список обозначений и сокращений.

Введение.

1. Перемещающиеся ионосферные возмущения и радиофизические методы их исследования

1.1. Основные характеристики перемещающихся ионосферных возмущений.

1.1.1. Классификация перемещающихся ионосферных возмущений.

1.1.2. Перемещающиеся ионосферные возмущения типа волновых пакетов и уединенных волн.

1.2. Классические радиофизические методы исследования перемещающихся ионосферных возмущений.

1.3. Определение параметров перемещающихся ионосферных возмущений по данным GPS.

1.3.1. Общие сведения о спутниковой радионавигационной системе GPS. Глобальная сеть двухчастотных приемников GPS.

1.3.2. Получение по Internet данных сети приемников GPS и сети магнитовариационных станций INTERMAGNET.

1.3.3. Определение полного электронного содержания по измерениям разности фаз L1-L2 на двух частотах GPS fi и

1.3.4. Полное электронное содержание и (локальные) неоднородности электронной концентрации.

1.3.5. Глобальные карты абсолютного значения «вертикального» полного электронного содержания.

1.3.6. Автоматизированный программный комплекс глобального GPS-детектора ионосферных возмущений естественного и техногенного происхождения GLOBDET.

1.4. Обсуждение.

Определение параметров перемещающихся ионосферных возмущений на основе пространственно-временной обработки сигналов GPS

2.1. Определение вариаций полного электронного содержания по данным фазовых измерений L1 и псевдодальности С1 на основной частоте GPS fi.

2.2. Определение динамических характеристик перемещающихся ионосферных возмущений с использованием GPS-решеток.

2.3. Определение динамических характеристик ПИВ по данным измерений ПЭС на одной станции GPS.

2.4. Выводы.

Определение динамических характеристик перемещающихся волновых пакетов 97 3.1. Перемещающиеся волновые пакеты, зарегистрированные 15 июля 2001 г. в Австралии.

3.1.1. Общие сведения о событии.

3.1.2. Динамические характеристики перемещающихся волновых пакетов, определенные по задержкам огибающих ПВП на разнесенных станциях GPS.

3.1.3. Динамические характеристики перемещающихся волновых пакетов, определенные по данным ПЭС на одной станции GPS.

3.1.4. Обсуждение.

3.2. Селектирование узкополосных колебаний.

3.3. Морфология узкополосных колебаний.

3.4. Определение динамических и структурных характеристик перемещающихся волновых пакетов на примере события 18 октября 2001 г. в Калифорнии, США.

3.4.1. Общие сведения о событии.

3.4.2. Динамические характеристики перемещающихся волновых пакетов, полученные с применением метода разнесенного приема SADM-GPS.

3.4.3. Фазовая структура пакета и определение скорости и направления распространения перемещающихся волновых пакетов методом COPHASE.

3.5. Обсуждение и выводы.

4. Определение параметров крупномасштабных перемещающихся ионосферных возмущений типа уединенных волн

4.1. Пространственно-временные характеристики крупномасштабных уединенных волн во время магнитных бурь 29-31 октября 2003 г.

4.1.1. Общие сведения о магнитных бурях.

4.1.2. Событие 30 октября 2003 г. в Северной Америке.

4.1.3. Событие 29 октября 2003 г. в Европе.

4.1.4. Событие 29 октября 2003 г. в восточно-азиатском регионе.

4.2. Выводы.

Введение диссертация по физике, на тему "Определение параметров квазиволновых ионосферных возмущений методами GPS - радиозондирования"

Исследование структуры и динамики перемещающихся ионосферных возмущений (ПИВ) квазиволнового типа является актуальной задачей физики атмосферы Земли и радиофизики, поскольку эти возмущения являются проявлением атмосферных акустико-гравитационных волн (АГВ), дающих существенный вклад в общую динамику и энергетику верхней атмосферы [55, 174]. Прикладной радиофизический аспект обусловлен влиянием ПИВ на распространение радиоволн в широком диапазоне длин волн (от сотен метров до десятков сантиметров), используемых в радиосвязи, радиолокации, радионавигации и радиоастрономии [7].

В теоретических работах ранее предсказывалось существование волновых пакетов [154] и уединенных волн [67, 76] в атмосфере. Экспериментальных сведений по этим объектам очень мало. Только в работе [269] по данным измерений доплеровского смещения частоты отраженного от ионосферы КВ радиосигнала было отмечено существование редких ограниченных во времени узкополосных колебаний, которые были интерпретированы как отклики на возмущения типа волновых пакетов. Единственный случай регистрации возмущения типа уединенной волны по данным измерений на ионозондах был описан в работе [44]. Однако плотности сети ионозондов и их временного разрешения оказалось недостаточно для достоверного определения основных параметров возмущения.

Новые возможности в дистанционной диагностике ионосферы открываются с использованием международной глобальной наземной сети двухчастотных приемников навигационной системы GPS, насчитывающей к началу 2005 г. более 2500 пунктов, поставляющих данные в Internet. В ИСЗФ СО РАН разрабатываются методы и программный комплекс глобального детектирования и мониторинга ионосферных возмущений GLOBDET естественного и техногенного происхождения по данным измерений вариаций полного электронного содержания (ПЭС), производимых в системе GPS [89]. Этот комплекс отличается от ранее известных средств радиозондирования ионосферы непрерывностью наблюдений, высокой чувствительностью и пространственно-временным разрешением. GPS-детектор является важным дополнением к классическим средствам радиозондирования ионосферы: ионозондам, KB радарам возвратно-наклонного зондирования SuperDARN, радарам некогерентного рассеяния (HP) и т.д. [236]. Однако для реализации потенциальных возможностей GPS-радиозондирования ионосферы в исследованиях квазиволновых ионосферных возмущений необходима разработка и тестирование соответствующих методов пространственно-временной обработки данных.

Термин "волновые пакеты", используемый в работах [154, 269], в настоящей диссертации был расширен до понятия «перемещающиеся волновые пакеты (ПВП)", которое лучше отражает не только временные, но и пространственные характеристики этого явления. Во временной области более подходящим является широко используемый в радиофизике термин «узкополосные колебания» (УПК) [36]. Вслед за авторами [44, 67] в диссертации используется термин «уединенная волна», несмотря на то, что соотнесение наблюдаемых в эксперименте вариаций параметров среды с соответствующими математическими моделями крайне затруднено и неоднозначно.

Цель работы: определение параметров квазиволновых ионосферных возмущений типа волновых пакетов и уединенных волн методами GPS -Щ радиозондирования.

Для достижения данной цели необходимо было решить следующие задачи:

2. Создание вторичной базы данных глобальной сети приемников GPS за период 1997-2003 г.г., необходимой для исследования УПК и КМ ПИВ.

4. Анализ динамических и структурных параметров интенсивных крупномасштабных возмущений, регистрируемых во время мощных магнитных бурь.

Научная новизна исследования:

1. Впервые разработан метод определения динамических характеристик среднемасштабных квазимонохроматических ПИВ по данным измерений вариаций полного электронного содержания для трех ИСЗ на одной наземной

41 т приемной станции GPS, расширяющий возможности GPS-радиозондирования ионосферы в регионах с низкой плотностью сети приемников GPS.

2. Впервые определены пространственно-временные характеристики нового класса среднемасштабных перемещающихся ионосферных возмущений - перемещающихся волновых пакетов, проявляющихся в форме узкополосных колебаний ПЭС. Показано, что такие колебания регистрируются на средних широтах в 0,1% от общего числа наблюдений; временной период колебаний 1020 мин, длина волны порядка 150 км, длительность огибающей около 40 мин, характерный пространственный масштаб пакета не более 500 км, скорость перемещения около 150-200 м/с.

3. С применением протестированного в диссертации метода определения вариаций полного электронного содержания, использующего данные псевдодальности и фазовых измерений на одной основной частоте GPS, впервые приведено экспериментальное доказательство существования крупномасштабных перемещающихся ионосферных возмущений типа уединенных волн. Показано, что такие возмущения появляются в авроральной зоне во время максимальных изменений магнитного поля Земли, имеют характерную длительность порядка 40-60 мин, относительную амплитуду до 40% и перемещаются в направлении близком к экваториальному на расстояние до 4500 км со скоростью около 1000 м/с, сравнимой со скоростью звука в максимуме F-области ионосферы; протяженность их фронта достигает 2000 км.

Практическая ценность работы состоит в том, что полученные результаты и разработанные в диссертации методы могут быть использованы для разработки моделей ионосферных неоднородностей и при создании новых высокоэффективных систем диагностики и мониторинга ионосферы, как части комплекса космической погоды, обладающих повышенной чувствительностью, информативностью и высоким пространственно-временным разрешением, а также для развития методов прогнозирования ошибок позиционирования в спутниковых радионавигационных системах.

Личный вклад автора

Основные результаты работы являются оригинальными и получены либо лично автором, либо при его непосредственном участии.

Автору принадлежат:

1. Разработка метода определения динамических характеристик перемещающихся ионосферных возмущений по данным полного электронного содержания на одной приемной наземной станции GPS.

2. Создание вторичной базы данных сети GPS за период 1997-2003 г.г., необходимой для исследования УПК и КМ ПИВ.

3. Исследование морфологии узкополосных колебаний ПЭС для 212 суток периода 1997-2003 г.г. с различным уровнем геомагнитной возмущенности.

4. Определение динамических характеристик перемещающихся волновых пакетов, зарегистрированных 15 июля 2001 г. в Австралии и 18 октября 2001 г. в Северной Америке.

5. Исследование пространственно-временных характеристик крупномасштабных возмущений типа уединенных волн, зарегистрированных во время магнитных бурь 29-31 октября 2003 г.

Апробация работы

Основные результаты и выводы, приведенные в диссертации, докладывались и обсуждались на Байкальской научной молодежной школе по фундаментальной физике БШФФ-2002, БШФФ-2003, БШФФ-2004, Иркутск; международном симпозиуме URSI-2002, Maastricht, 2002; VIII международной научно-технической конференции "Радиолокация, навигация, связь", Воронеж, 2002; XX всероссийской конференции по распространению радиоволн, Нижний Новгород, 2002; конференции "Дистанционное зондирование поверхности Земли и атмосферы", Иркутск, 2003; на "Поляковских чтениях", Иркутск, 2002, 2004; международном симпозиуме COSPAR-2004, Париж, 2004; III международной конференции "Солнечно-земные связи и электромагнитные предвестники землетрясений", Паратунка, 2004; международной конференции "Солнечно-земная физика", Иркутск, 2004; международном симпозиуме Веасоп Satellite Symposium (BSS-2004), Италия, 2004 г., а также на семинарах в ИСЗФ СО РАН, в Сибирском физико-техническом институте, г. Томск, на физическом факультете Иркутского государственного университета.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Разработанный метод определения динамических характеристик среднемасштабных квазимонохроматических ПИВ по данным измерений вариаций полного электронного содержания для трех ИСЗ на одной наземной приемной станции GPS, основанный на эффекте изменения периода возмущения, вызванного движением ИСЗ, расширяет возможности GPS-радиозондирования ионосферы в регионах с низкой плотностью сети приемников GPS.

2. Установлено, что среднемасштабные перемещающиеся волновые пакеты проявляются в форме узкополосных колебаний ПЭС. Такие колебания регистрируются на средних широтах в 0,1% от общего числа наблюдений; временной период колебаний 10-20 мин, длина волны порядка 150 км, длительность огибающей около 40 мин, характерный пространственный масштаб пакета не более 500 км, скорость перемещения около 150-200 м/с.

Структура и объем диссертации

Заключение диссертации по теме "Радиофизика"

4.2. Выводы.

Применение протестированного в диссертации метода определения вариаций полного электронного содержания (раздел 2.1), использующего данные псевдодальности и фазовых измерений на одной основной частоте GPS, позволило определить пространственно-временные характеристики крупномасштабных перемещающихся ионосферных возмущений в условиях сильных геомагнитных бурь 29-31 октября 2003 г.

Основные характеристики исследованных крупномасштабных возмущений вполне соответствуют признакам, по которым их можно отнести к классу уединенных волн. Во-первых, хорошо выраженная локализация возмущений вдоль направления распространения. Во-вторых, высокая скорость распространения возмущений на протяжении около 4000 км в США и ф восточно-азиатском регионе и как минимум 1000 км в Европе. Скорость перемещения сравнима или превышает скорость звука на высотах F области ионосферы, вносящей определяющий вклад в значение ПЭС. В-третьих, большая относительная амплитуда возмущения ПЭС (от 5% до 14%), соответствующая большой относительной амплитуде возмущений электронной концентрации в максимуме слоя F2 (до 50%).

КМ ПИВ, зарегистрированное в Европе, распространялось практически без ф изменения формы, в то время как для событий в США и восточно-азиатском регионе было отмечено медленное изменение формы возмущений по мере их распространения. Возможно, что возмущение, наблюдавшееся в Европе, также изменяло свою форму, но на сравнительно небольшом участке траектории, на котором его удалось проследить 1 ООО км), изменения формы были незначительными. ф Протяженность фронта КМ ПИВ в США и восточно-азиатском регионе была не меньше 2000 км, а вероятнее всего превышала эту величину. Большая протяженность фронта крупномасштабных возмущений аврорального происхождения отмечалась во многих работах [163, 164, 165, 166, 178]. Так Хайковиц и Хансакер [166] зарегистрировали возмущение, протяженность фронта которого достигала 7000 км. В работе [178] было показано, что КМ ПИВ может распространятся от аврорального овала как единое «кольцевое» возмущение. Из-за разницы в условиях распространения такое возмущение будет иметь различные значения скорости перемещения в разных секторах земного шара, вследствие чего форма фазового фронта возмущения на средних широтах может иметь весьма сложную структуру, ф Результаты сравнения относительных амплитуд КМ ПИВ типа уединенных волн, определенных по вариациям ПЭС и изменениям критической частоты для двух событий 29-30 октября в Сибири и США, согласуются с предположением о локализации ионосферный возмущений, обусловленных распространением АГВ, в области главного максимума электронной концентрации (раздел 1.3.4).

Необходимо подчеркнуть очень высокую скорость КМ ПИВ типа ^ уединенных волн, зарегистрированных 29 октября в восточно-азиатском регионе (-1060 м/с) и 30 октября в США (до 1400 м/с). Обзор экспериментальных результатов наблюдений крупномасштабных ионосферных откликов на внезапное начало магнитных бурь с помощью ионозондов [84] показал, что в ряде случаев встречаются возмущения со скоростями 1600 м/с и выше. Подобные скорости распространения КМ ПИВ во время магнитных бурь отмечались и с помощью сети приемников GPS в работе [56]. В теоретической работе [67] с помощью метода связанных волн было получено уравнение, описывающее нелинейные стационарные волны в безграничной сжимаемой изотермической атмосфере. Авторами упомянутой работы проведен анализ решения в виде уединенной АГВ, перемещающейся в горизонтальном направлении. Показано, что сильные возмущения могут перемещаться со скоростью, превышающей скорость звука cs на величину, пропорциональную амплитуде волны.

В работе [235] был исследован ионосферный отклик на извержение вулкана Сен-Хеленс 18 мая 1980 г. Характеристики возмущения, инициированного извержением этого вулкана, были близки к параметрам КМ ПИВ, зарегистрированных после ядерных взрывов [225, 238]. Возмущение состояло из 3-4 колебаний с амплитудой до 10% от суточного изменения ПЭС. Его скорость возрастала от 350 м/с на расстоянии 1600-1800 км от вулкана до 550 м/с на дистанции 4000-4900 км. Период возмущения увеличивался пропорционально расстоянию до вулкана - от 37 мин на 1700 км до 116 мин на 4500 км от источника возмущения.

Как видно, относительная амплитуда возмущения [235] близка к относительной амплитуде рассмотренных в главе КМ ПИВ, но в отличие от уединенных возмущений (1 колебание) это возмущение состоит из 3-4 колебаний. Отмеченное в [235] увеличение скорости возмущения с расстоянием наблюдалось и для КМ ПИВ, зарегистрированного в США 30 октября 2003 г. (раздел 4.1.2), но скорости этих возмущений различались в 2-3 раза. Форма возмущения, описанного в [235], при распространении на 4500 км существенно изменилась из-за дисперсии среды распространения - период увеличился с 37 мин до 116 мин. Как минимум для двух рассмотренных случаев КМ ПИВ типа уединенных волн (в США и Азии), при распространении возмущений на аналогичные расстояния их длительность изменилась не более чем на 10-20 мин.

В настоящей главе было определено положение кажущегося источника возмущения, зарегистрированного 30 октября 2003 г. в США (отмечено на рис. 4.1 серой линией). Этот источник находился в пределах аврорального овала. Из того факта, что фронт возмущения практически плоский, можно сделать вывод о протяженности источника поперек направления перемещения ПИВ. В периоды магнитных бурь и суббурь наиболее интенсивные возмущения токов локализованы в авроральной зоне, где вследствие высыпаний энергичных заряженных частиц резко усиливается проводимость ионосферной плазмы и увеличивается электрическое поле [125, 192]. Вариации плотности тока в авроральной струе способны эффективно генерировать на термосферных высотах АГВ, которые распространяются из высоких широт на средние и низкие с фазовыми скоростями, составляющими 600-900 м/с, в зависимости от интенсивности источника [68, 69]. Относительная амплитуда возмущений приблизительно пропорциональна относительному размаху вариаций напряженности электрического поля в области аврорального овала [267], а также значениям индекса возмущенности аврорального овала Кр [148]. Для изолированных суббурь эти возмущения часто имеют характер импульса [234].

Таким образом, возмущение в авроральной струе может быть источником КМ ПИВ типа уединенной волны, зарегистрированного 30 октября 2003 г. В пользу этого предположения говорит тот факт, что в момент зарождения КМ ПИВ был отмечен необычайно мощный положительный всплеск Н-компоненты магнитного поля на станции Ottawa (рис. 4.2).

Определение основных характеристик источника зарегистрированных в диссертации КМ ПИВ типа уединенных волн требует детальной пространственно-временной реконструкции всего комплекса магнитосферно-ионосферного взаимодействия во время мощной магнитной бури 29-31 октября 2003 г., что выходит далеко за рамки предмета настоящей диссертации.

Заключение

В диссертации сформулированы следующие основные результаты:

1. Разработан метод определения динамических характеристик среднемасштабных квазимонохроматических ПИВ по данным измерений вариаций полного электронного содержания для трех ИСЗ на одной наземной приемной станции GPS, основанный на эффекте изменения периода возмущения, вызванного движением ИСЗ, и расширяющий возможности GPS* радиозондирования ионосферы в регионах с низкой плотностью станций GPS.

3. Впервые определены пространственно-временные характеристики нового класса среднемасштабных перемещающихся ионосферных возмущений - перемещающихся волновых пакетов, проявляющихся в форме узкополосных колебаний ПЭС. Показано, что такие колебания регистрируются на средних широтах в 0,1% от общего числа наблюдений (около 1 600 ООО рядов ПЭС); временной период колебаний 10-20 мин, длина волны порядка 150 км, длительность огибающей около 40 мин, характерный пространственный масштаб пакета не более 500 км, скорость перемещения около 150-200 м/с. Максимум появляемости узкополосных колебаний ПЭС наблюдается в дневное время зимой и осенью, независимо от уровня геомагнитной активности.

Благодарности

Автор искренне благодарит своего научного руководителя доктора

• физико-математических наук, профессора Эдуарда Леонтьевича Афраймовича.

Автор благодарен Э. И. Астафьевой, Н. Т. Афанасьеву, И. Ф. Гамаюнову, В. В. Евстафьеву, Н. А. Золотухиной, Е. А. Косогорову, JI. А. Леонович, О. С. Лесюте, Ю. В. Липко, А. В. Медведеву, И. И. Орлову, Н. П. Переваловой, А. С. Потапову, А. П. Потехину, К. Г. Ратовскому, П. В. Татаринову, А. В. Тащилину, Б. Цэгмэду, а также всем сотрудникам отдела физики верхней атмосферы и ф распространения радиоволн ИСЗФ СО РАН.

Автор благодарен H.A. Галкину за предоставленные данные ионосферной станции Point Arguello и Dave Evans за данные спутников NOAA POES.

Эта работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (02-05-64570 и 03-05-64100), а также гранта N НШ-272.2003.5 государственной поддержки ведущих научных школ

Российской Федерации.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Воейков, Сергей Викторович, Иркутск

1. Адушкин В.В., Горелый К.И. Ионосферные эффекты воздушных ядерных взрывов при разных уровнях геомагнитной активности // Геомагнетизм и аэрономия. 1995. Т. 35, N 1. С. 163-166.

2. Андреева Е.С., Гохберг М.Б., Куницын В.Е., Терещенко Е.Д., Худукон Б.З., Шалимов C.JI. Радиотомографическая регистрация возмущений ионосферы от наземных взрывов // Космические исследования. 2001. Т. 39, N 1. С. 13-17.

3. Андрианов В.А., Мосин В.Л., Смирнов В.М. Применение радиосигналов спутниковой навигационной системы для зондирования ионосферы Земли // Радиотехника и электроника. 1996. Т. 41, N 9. С. 1029-1032.

4. Архив навигационных файлов центра SOP АС // ftp://lox.ucsd.edu/pub/nav/

5. Архив файлов IONEX // ftp://cddisa.gsfc.nasa.gov/pub/gps/products/ionex/

6. Архив файлов RINEX центра SOPAC // ftp://lox.ucsd.edu/pub/rinex/

7. Афраймович Э.Л. Интерференционные методы радиозондирования ионосферы. М.: Наука, 1982. 198 с.

8. Афраймович Э.Л. Кепстральный анализ широкополосных сигналов новые возможности в исследовании сред распространения волновых колебаний // Препринт № 26-79. Иркутск: СибИЗМИР СО АН СССР. 1979.

9. Афраймович Э.Л., Алтынцев А.Т., Косогоров Е.А., Ларина Н.С., Леонович Л.А. Детектирование ионосферного отклика солнечных вспышек по данным глобальной сети GPS // Геомагнетизм и аэрономия. 2001. Т. 41, N 3. С. 208214.

10. Афраймович Э.Л., Башкуев Ю.Б., Бернгардт О.И., Гацуцев A.B., Дембелов

11. Афраймович Э.Л., Бойтман О.Н., Жовтый Е.И., Калихман А.Д., Пирог Т.Г. Динамика среднемасштабных перемещающихся ионосферных возмущений по данным трансионосферного зондирования // Геомагнетизм и аэрономия. 1997. Т. 37, N4. С. 86-94.

12. Афраймович Э.Л., Водянников В.В., Воейков C.B., Перевалова Н.П.,

13. Яковец А.Ф. Динамические характеристики перемещающихся волновых пакетов возмущений полного электронного содержания // Изв. ВУЗов. Радиофизика. 2002. Т. 46, N 10. С. 809-827.

14. Афраймович Э.Л., Воейков C.B. Экспериментальное доказательство существования уединенной внутренней гравитационной волны в атмосфереф земли во время мощной магнитной бури 30.10.2003 г. // Доклады Академии

15. Наук. 2004. Т. 399, N 5. С. 683-686.

16. Афраймович Э.Л., Воейков C.B., Косогоров Е.А., Лесюта О.С., Ушаков И.И. Геомагнитные возмущения и сбои фазовых измерений навигационной системы GPS // Труды XX всероссийской конференции по распространению радиоволн. 2002. Нижний Новгород. С. 102-103.

17. Афраймович Э.Л., Воейков C.B., Лесюта О.С., Перевалова Н.П. Перемещающиеся волновые пакеты по данным глобальной сети GPS // Байкальская молодежная научная школа по фундаментальной физике. Труды

18. V сессии молодых ученых "Гелио- и геофизические исследования". Иркутск.2002. С. 65-67.

19. Афраймович Э.Л., Воейков C.B., Лесюта О.С., Перевалова Н.П., Нагорский П.М. Перемещающееся ионосферное возмущение, возможно, инициированное высотным взрывом // Солнечно-земная физика. 2003. вып. 3. С. 73-79.

20. Афраймович Э.Л., Воейков C.B., Липко Ю.В. Морфология пульсаций полного электронного содержания в ионосфере // Труды XX всероссийской конференции по распространению радиоволн. 2002. Нижний Новгород. С. 86-87.

21. Афраймович Э.Л., Воейков C.B., Перевалова Н.П. Определение динамических характеристик перемещающихся волновых пакетов по данным полного электронного содержания на одной станции GPS // Солнечно-земная физика. 2004. вып. 5. С. 87-89.

22. Афраймович Э.Л., Воейков C.B., Перевалова Н.П. Перемещающиеся волновые пакеты возмущений полного электронного содержания по данным глобальной сети GPS (морфология и динамика) // Солнечно-земная физика.2003. вып. 3. С. 61-72.

23. Афраймович Э.Л., Косогоров Е.А. Автоматизированный комплекс обработки информации глобальной сети GPS-приемников // Информационные технологии контроля и управления на транспорте: Сб. науч. тр., ИрИИТ, Иркутск. 2002. вып. 10. С. 61-66.

24. Афраймович Э.Л., Косогоров Е.А., Лесюта О.С., Ушаков И.И. Спектр перемещающихся ионосферных возмущений по данным глобальной сети GPS // Изв. вузов. Радиофизика. 2001. Т. ХЫУ, N 10. С. 828-839.

25. Афраймович Э.Л., Косогоров Е.А., Плотников A.B., Уралов A.M. Параметры ударно-акустических волн, генерируемых при землетрясениях // Физика Земли. 2001. N 6. С. 16-28.

26. Афраймович Э.Л., Лесюта О.С., Ушаков И.И. Геомагнитные возмущения и функционирование навигационной системы GPS // Геомагнетизм и аэрономия. 2002. Т. 42, N 2. С. 220-227.

27. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике. М.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1957. 608 с.

28. Брюнелли Б.Е., Кочкин М.И., Пресняков И.Н. и др. Метод некогерентного рассеяния радиоволн. Л.: Наука, 1979. 188 с.

29. Гаврилов Н.М. О генерации внутренних гравитационных волн в атмосфере мезомасштабной турбулентностью. М.: Гидрометеоиздат, 1988. 74 с.

30. Гершман Б.Н. Динамика ионосферной плазмы. М.: Наука, 1974. 256 с.

31. Гершман Б.Н., Григорьев Г.И. Перемещающиеся ионосферные возмущения: (Обзор) // Изв. вузов. Радиофизика. 1968. Т. 11, N 1. С. 5-26.

32. Гинзбург B.JI. Распространение электромагнитных волн в плазме. М.: Наука, 1967. 684 с.

33. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Радио и связь,1986.512 с.

34. Госсард Э.Э., Хук У.Х. Волны в атмосфере. М.: Мир, 1978. 532 с.

35. Григорьев Г.И. О перемещающихся ионосферных возмущениях, возникающих при работе мощных передатчиков // Изв. вузов. Радиофизика. 1975. Т. 18, N 12. С. 1801-1805.

36. Гусев В.Д., Виноградова М.Б., Драчев Л.А., Миркотан С.Ф. Исследование неоднородной структуры ионосферы // Вест. МГУ. Сер. физ.-мат. 1957. N 4. С. 120-133.

37. Гусев В.Д., Миркотан С.Ф., Драчев Л.А. и др. Результаты исследованияпараметров крупномасштабных неоднородностей ионосферы фазовым методом // В кн.: Дрейфы неоднородностей в ионосфере. М.: Изд-во АН СССР. 1959. N 1.С. 7-21.

38. Данилов А.Д., Казимировский Э.С., Вергасова Г.В. Хачикян Г.Я. £ Метеорологические эффекты в ионосфере. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. 271 с.

39. Дёминова Г.Ф., Дёминов М.Г., Ерухимов Л.М., Савина О.Н., Юдович Л.А. Об уединенной внутренней гравитационной волне в области F ионосферы // Геомагнетизм и аэрономия. 1982. Т. 22, N 2. С. 211-215.

40. Дёминова Г.Ф., Юдович Л.А. Планетарное развитие ионосферной суббури 18.IX 1974 г. // Геомагнетизм и аэрономия. 1980. Т. 20, N 4. С. 742-743.

41. Дробжев В.И., Куделин Г.М., Нургожин Б.И. и др. Волновые возмущения в ионосфере. Алма-Ата: Наука, 1975. 178 с.

42. Дробжев В.И., Яковец А.Ф. Расчет особенностей ионограмм, обусловленных перемещающимися ионосферными возмущениями // Phys. Solariterr., Potsdam. 1977, N 4. Р. 113-120. % 47. Дробжев В.А., Калиев М.З., Литвинов Ю.Г., Чакенов Б.Д., Яковец А.Ф.

43. Отклик ионосферы на Алма-Атинское землетрясение 4 марта 1991 г // Геомагнетизм и аэрономия. 1992. Т. 32, N 4. С. 144-146.

44. Дэвис К. Радиоволны в ионосфере. М.: Мир, 1973. 502 с.

45. Есепкина H.A., Корольков Д.В., Парийский Ю.Н. Радиотелескопы и радиометры. М.: Наука, 1973. 415 с.ф 50. Иванов В.Б, Толстиков М.В. Эволюция волновых возмущений в верхней ионосфере. Часть III // Изв. Вузов. Радиофизика. 2003. Т. 46, N 12. С. 10381043.

46. Казимировский Э.С., Кокоуров В.Д. Движения в ионосфере. Новосибирск: Наука, 1979. 344 с.

47. Калихман А.Д. Экспериментальные доказательства фильтрации по £ • направлению среднемасштабных перемещающихся ионосферныхвозмущений // Геомагнетизм и аэрономия. 1978. Т. 18, N 2. С.358-360.

48. Калихман А.Д. Термосферные волны и прогноз ионосферных возмущений среднего масштаба // Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. М.: Наука. 1989. вып. 84. С. 41-76.

49. Калихман А.Д. Перемещающиеся ионосферные возмущения в среднеширотной ионосфере // Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физ.-мат. наук. ИСЗФ СО РАН. Иркутск. 2000. 27 с.

50. Леонович Л.А., Афраймович Э.Л., Портнягина О.Ю. Скорости и направления перемещения крупномасштабных возмущений полногоэлектронного содержания во время больших магнитных бурь // Геомагнетизм и аэрономия. 2004. Т. 44, N 2. С. 166-173.

51. Нагорский П.М. Неоднородная структура области F ионосферы, ф образованная ракетами // Геомагнетизм и аэрономия. 1998. Т. 38, N 2. С. 100106.

52. Нагорский П.М., Козлов С.И. Ионосферные возмущения, инициированные взрывом в средней атмосфере ракеты "Союз" // Космические исследования. 2000. Т. 38, вып. 4. С. 363-368.

53. Нагорский П.М., Таращук Ю.Е. Искусственная модификация ионосферы ф при стартах ракет, выводящих на орбиту космические аппараты // Изв.

54. ВУЗов. Физика. 1993. Т. 36, N 10. С. 98-107.

55. Нургожин Б.И., Постоев Ю.К., Троицкий Б.В. Влияние волнообразных ионосферных возмущений на сигналы от ИСЗ // Изв. вузов. Радиофизика. 1976. Т. 119, N4. С. 510-514.

56. Пелиновский E.H., H.H. Романова. Нелинейные стационарные волны в * атмосфере. // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1977. Т. 13, N 11.1. С. 1169-1174.

57. Пилипенко В.А., Федоров E.H. Модуляция полного электронного содержания ионосферы геомагнитными пульсациями // Геомагнетизм и аэрономия. 1994. Т. 34, С. 103-108.

58. Иркутске во время магнитной бури 29-31.10 2003 г. // Геомагнетизм и аэрономия. 2005. Т. 45, N 1. С. 135-140.

59. Ришбет Г., Гарриот O.K. Введение в физику ионосферы. JL: Ф Гидрометеоиздат, 1975. 304 с.

60. Савина О.Н., Ерухимов J1.M. О возможности существования уединенной внутренней гравитационной волны в безграничной изотермической атмосфере. // Геомагнетизм и аэрономия. 1981. Т. 21, N 4. С. 679-682.

61. Смертин В.М., Намгаладзе A.A. Исследование зависимости характеристик внутренних гравитационных волн от параметров источника // Геомагнетизм иф аэрономия. 1981. Т. 21, N2. С. 302-308.

62. Смертин В.М., Намгаладзе A.A. Ионосферные эффекты внутренних гравитационных волн, генерируемых авроральной электроструей // Ионосферное прогнозирование. М.: Наука, 1982. С. 107-113.

63. Соловьев Ю.А. Системы спутниковой навигации. М: Эко-Трендз, 2000. 267 с.

64. Сомсиков В.М. Солнечный терминатор и динамика атмосферы. Алма-Ата: Наука, 1983. 192 с.

65. Сомсиков В.М. Волны в атмосфере, обусловленные солнечным терминатором (обзор) // Геомагнетизм и аэрономия. 1991. Т. 31, N 1. С. 1-12.

66. Староватов A.A., Серков П.А., Валиева И.А., Калмыкова Е.В. Аномальная £ электронная концентрация в области D ионосферы над горными массивами //

67. Геомагнетизм и аэрономия. 1987. Т. 27, N 4. С. 536-539.

68. Суходоев В.А., Перминов В.И., Решетов JI.M., Шефов H.H., Яров В.Н., Смирнов A.C., Нестерова Т.Н. Орографический эффект в верхней атмосфере // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1989. Т. 25, N 9. С. 926-932.

69. Троицкий Б.В. Волны препятствий на ионосферных высотах // ^ Геомагнетизм и аэрономия. 1976. Т. 16, N 3. С. 444-447.

70. Уизем. Дж. Линейные и нелинейные волны. М.: Мир, 1977. 622 с.

71. Физическая энциклопедия. М.: Советская энциклопедия, 1988.

72. Харгривс Дж.К. Верхняя атмосфера и солнечно-земные связи. Л.: Гидрометеоиздат, 1982. 351 с.

73. Харисов В.Н., Перов А.И., Болдин В.А. Глобальная спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС. М.: ИПРЖР, 1998. 400 с.

74. Хэррис Ф.Дж. Использование окон при гармоническом анализе методом дискретного преобразования Фурье // ТИИЭР. 1978. Т. 66, N 1. С. 60-96.

75. Шарадзе З.С., Квавадзе Д.К. Вертикально перемещающиеся возмущенности и структура ионосферы // Геомагнетизм и аэрономия. 1967. Т. 7, N 1.С. 95-99.

76. Шарадзе З.С., Квавадзе Д.К. Вертикально перемещающиеся возмущенности в ионосфере в ночное время // Геомагнетизм и аэрономия. 1967. Т. 7, N 1.С. 186-189.

77. Шашунькина В.М. Результаты исследования ионосферного эффекта внезапного начала магнитной бури // Ионосферные исследования. 1972. N 20. С. 154-165.

78. Эванс Дж.В. Исследование ионосферы с помощью мощных радиолокаторов //ТИИЭР. 1975. Т. 63, N 12. С. 5-20.

79. Экологические проблемы и риски воздействий ракетно-космической техники на окружающую природную среду. Справочное пособие // Под ред. Адушкина В.В., Козлова С.И., Петрова А.В. М.: Изд-во Анкил, 2000. 640 с.

80. Aarons J. Global morphology of ionospheric scintillations // Proc. IEEE. 1982. V. 70, N4. P. 360-378.

81. Afraimovich E.L. Dynamics and anisotropy of travelling ionospheric disturbances as deduced from transionospheric sounding data. I Statistical angle-of-arrival and Doppler method (SADM) // Preprint ISTP SD RAS. 1995. N 5-95.

82. Afraimovich E.L. GPS global detection of the ionospheric response to solar flares // Radio Sci. 2000. V. 35, P. 1417-1424.

83. Afraimovich E.L. Statistical angle-of-arrival and Doppler method (SADM) for determining characteristics of the dynamics of the transionospheric radio signal interference pattern // Acta Geod. Geoph. Hung. 1997. V. 32, N 3-4. P. 461-468.

84. Afraimovich E.L., Astafieva E.I., Voyeikov S.V. Isolated ionospheric disturbances as deduced from global GPS network // Ann. Geophys. 2004. V. 22, P. 47-62.

85. Afraimovich E.L., Boitman O.N., Zhovty E.I., Kalikhman A.D., Pirog T.G. Dynamics and anisotropy of medium-scale traveling ionospheric disturbances as deduced from transionospheric sounding data // Acta Geod. Geoph. Hung. 1997. V. 32, N3/4. P. 301-308.

86. Afraimovich E.L., Kobzar V.A., Palamartchouk K.S. Determining the drift velocity of ionospheric irregularities by analyzing three mutually orthogonal projections of the HF radio signal field vector // J. Atmos. Terr. Phys. 1999. V. 61, P. 619-628.

87. Afraimovich E.L., Kosogorov E.A., Lesyuta O.S., Ushakov I.I., Yakovets A.F. Geomagnetic control of the spectrum of traveling ionospheric disturbances based on data from a global GPS network // Ann. Geophys. 2001. V. 19, N 7. P. 723-731.

88. Afraimovich E.L., Kosogorov E.A., Perevalova N.P., Plotnikov A.V. The parameters of shock acoustic waves generated during rocket launches // Adv. Space Res. 2001. V. 27, P. 1339-1343.

89. Afraimovich E.L., Lesyuta O.S., Ushakov I.I., Voeykov S.V. Geomagnetic storms and the occurrence of phase slips in the reception of GPS signals // Annals of Geophysics. 2002. V. 45, N 1. P. 55-71.

90. Afraimovich E.L., Minko N.P., Shapovalov A.N., Zvezdin V.N. Simultaneous measurements of the polarization, angles of arrival, Doppler frequency, and amplitude of the VHF radio signal from ETS-2 // Radio Sei. 1991. V. 26, N 5. P. 1177-1198.

91. Afraimovich E.L., Palamartchouk K.S., Perevalova N.P. GPS radio interferometry of travelling ionospheric disturbances // J. Atmos. Terr. Phys. 1998. V. 60, N 12. P. 1205-1223.

92. Afraimovich E.L., Palamartchouk K.S., Perevalova N.P. Statistical angle-of-arrival and Doppler method for GPS interferometry of TIDs // Adv. Space Res. 2000. V. 26, N 6. P. 1001-1004.

93. Afraimovich E.L., Perevalova N.P., Plotnikov A.V., Uralov A.M. The shock-acoustic waves generated by the earthquakes // Ann. Geophys. 2001. V. 19, P. 395409.

94. Afraimovich E.L., Perevalova N.P., Voyeikov S.V. Traveling wave packets of total electron content disturbances as deduced from global GPS network data // J. Atmos. Terr. Phys. 2003. V. 65, N 11-13. P. 1245-1262.

95. Afraimovich E.L., Terechov A.I., Udodov M.Yu., Fridman S.V. Refraction distortions of transionospheric radio signals caused by changes in a regular ionosphere and by traveling ionospheric disturbances // J. Atmos. Terr. Phys. 1992.

96. V. 54, N7/8. P. 1013-1020.

97. Afraimovich E.L., Palamartchouk K.S., Perevalova N.P., Zalutsky V.T. GPS direct and inverse radiointerferometry new methods of investigating of Travelling Ionospheric Disturbances // Acta Geod. Geoph. Hung. 1997. V. 32, N 3/4. P. 469-479.

98. Amore M., Bonaccoroso A., Ferrari F., Mattia M. Eolo: software for the automatic on-line treatment and analysis of GPS data for environmental monitoring // Computers and Geosciences. 2002. V. 28, N 2. P. 271-280.

99. Arendt P.R. Ionospheric undulations following Apollo-14 launching // Nature. 1971. V. 231, N5303. P. 438-439.

100. Barry G.N., Griffiths L.J., Taenzer S.C. HF radio measurement of high-altitude acoustic waves from a ground-level explosion // J. Geophys. Res. 1966. V. 71, N 17. P. 4173-4182.

101. Beach T.L., Kelley M.C., Kintner P.M. Total electron content variations due tononclassical traveling ionospheric disturbances: Theory and Global Positioning

102. System observations // J. Geophys. Res. 1997. V. 102, P. 7279-7292.

103. Becker W. Gravity waves in the ionosphere // J. Atmos. Terr. Phys. 1961. V. 22, N4. P. 275-283.

104. Bertel L., Bertin F., Testud J. De la mesure du contenu electronique integre appliquee a l'observation des ondes de gravite de moyenne echelle // J. Atmos. Terr. Phys. 1976. V. 38, P. 261-270.

105. Bertin F., Testud J., Kersley L. Medium scale gravity waves in the ionospheric F-region and their possible origin in weather disturbances // Planet. Space Sci. 1975. V. 23, N3. P. 493-511.

106. Bertin F., Testud J., Kersley L., Rees P.R. The meteorological jet stream as a source of medium scale gravity waves in thermosphere // J. Atmos. Terr. Phys. 1978. V. 40, N7. P. 1161-1183.

107. Beynon W.J.G., Jones E.S.O. Ionospheric effects of nuclear explosions // Nature. 1962. V. 196, P. 253-254.

108. Bowman G.G. Further studies of "spread-F" at Brisbane-II interpretation // Planet. Space Sci. 1960. V. 2, N 1. P. 150-156.

109. Bowman G.G. Movements of ionospheric irregularities and gravity waves // J. Atmos. Terr. Phys. 1968. V. 30, N 5. P. 721-734.

110. Bowman G.G. Directional characteristics of ionosonde interference patterns from the Filchner ice shelf// J. Atmos. Terr. Phys. 1968. V. 30, N 6. P. 1115-1134.

111. Bowman G.G. The nature of spread-F irregularities in Antarctica // Austral. J. Phys. 1968. V. 21, N 5. P. 695-717.

112. Brekke A., Doupnik J.D., Banks P.M. Incoherent scatter measurements of E-region conductivities and currents in the auroral zone // J. Geophys. Res. 1974. V. 79, P. 3773-3790.

113. Brice N.M., Conrad J.C., LaLonde L.M., Steinfeld H.H. Two-beam observations of ionospheric irregularity structure and velocity at Arecibo // Radio Sci. 1973. V. 8, N 1. P. 39-46.

114. Bristow W.A., Greenwald R.A. Multi-radar Observations of Medium Scale ^ Acoustic Gravity Waves Using the Super Dual Auroral Radar Network // J.

115. Geophys. Res. 1996. V. 101, N All. P. 24499-24511.

116. Bristow W.A., Greenwald R.A. On the Spectrum of Thermospheric Gravity Waves Observed by the Super Dual Auroral Radar Network // J. Geophys. Res. 1997. V. 102, N A6. P. 11585-11595.

117. Brownlie G.D., Dryburgh L.G., Whitehead J.D. Measurement of the velocity of waves in the ionosphere: A comparison of the ray theory approach and diffraction theory // J. Atmos. Terr. Phys. 1973. V. 35, N 12. P. 2147-2162.

118. Calais E., Minster J.B. GPS detection of ionospheric perturbations following a Space Shuttle ascent // Geophys. Res. Lett. 1996. V. 23, N 15. P. 1897-1900.

119. Calais E., Minster B.J., Hofton M.A., Hedlin M.A.H. Ionospheric signature of surface mine blasts from Global Positioning System measurements //Geophys. J. Int. 1998, V.132, P. 191-202.

120. Carlos R.C., Massey R.S. The Los Alamos beacon receiver Array // IEEE Transactions on Geosciences and Remote Sensing. 1994. V. 32, P. 954-958.

121. Chan K.L., Villard O.G. Observation of large scale traveling ionospheric disturbances by spaced-path high-frequency instantaneous-frequency measurements // J. Geophys. Res. 1962. V. 62, N 3. P. 973-983.

122. Chimonas G. Observations of waves in the ionosphere // Planet. Space Sci. 1970. V. 18, N4. P. 591-605.

123. Cornelius D.W., Essex E.A. HF Doppler observations of 23 October 1976 total solar eclipse over south-eastern Australia // J. Atmos. Terr. Phys. 1978. V. 40, N 4. P. 497-502.

124. Cornelius D.W., Essex E.A. HF Doppler observations associated with spread-F // J. Geophys. Res. 1979. V. 84, N A4. P. 1361-1368.

125. Cornelius D.W., Essex E.A. Observations of mid-latitude sporadic E using the HF Doppler technique // J. Atmos. Terr. Phys. 1979. V. 41, N 5. P. 481-499.

126. Cowling D.H., Webb H.D., Yeh K.C. Group rays of internal gravity waves in a wind-stratified atmosphere // J. Geophys. Res. 1971. V. 76, N 1. P. 213-220.

127. Davies K., Baker D.M. Ionospheric effects observed around the time of the Alaskan earthquake of March 28, 1964 // J. Geophys. Res. 1965. V. 70, N 9. P. 2251-2253.

128. Davies K., Baker D.M. On frequency variations of ionospherically propagated HF radio signals //Radio Sci. 1966. V. 1, N 5. P. 545-556.

129. Davies K., Baker D.M., Chang N.J.F. Comparison between formulas for ionospheric radio propagation and atmospheric wave propagation // Radio Sci. 1969. V. 4, P. 231-234.

130. Davies K., Jones J.E. Three-dimensional observations of traveling ionospheric disturbances II J. Atmos. Terr. Phys. 1971. V. 33, N 1. P. 39-46.

131. Davies K., Jones J.E. Evidence for waves and wind in the ionospheric F-region // Space Res. 1972. V. 12, N 2. P. 1149-1156.

132. Davies K., Jones J.E. Acoustic waves in the ionospheric F-region produced by severe thunderstorms // J. Atmos. Terr. Phys. 1973. V. 35, N 10. P. 1737-1744.

133. Davies K., Watts J.N. Doppler effects of the TID // J. Geophys. Res. 1960. V. 65, N7. P. 2295-2302.

134. Davies K., Watts J.M., Zacharisen D.E. A study of F2-layer effects as observed with a Doppler technique // J. Geophys. Res. 1962. V. 67, N 2. P. 601-609.

135. Davis M.J. The integrated ionospheric response to internal atmospheric gravity waves // J. Atmos. Terr. Phys. 1973. V. 35, P. 929-959.

136. Davis M.J., Da Rosa A.V. Traveling ionospheric disturbances originating in the auroral oval during polar substorms // J. Geophys. Res. 1969. V. 74, N 24. P. 57215735.

137. Digital Ionogram Data Base // http://ulcar.uml.edu/DIDBase

138. Ding F., Yuan H., Wan W., Reid I.M., Woithe J.M. Occurrence characteristics of medium-scale gravity waves observed in OH and OI nightglow over Adelaide (34.50S; 138.50E) // J. Geophys. Res. 2004. V. 109, D14104, doi:10.1029/ 2003JD004096.

139. Davies K., Hartmann G.K. Studying the ionosphere with the Global Positioning System // Radio Sci. 1997. V. 32, N4. P. 1695-1703.

140. Findley I.W. Phase measurement of the ionospheric radiosignal // Nature. 1947. V. 159, N4. P. 58-62.

141. Fitzgerald T.J. Observations of total electron content perturbations in GPS signals caused by a ground level explosion // J. Atmos. Terr. Phys. 1997. V. 59, N. 7. P.829-834.

142. Francis S.H. A theory of medium-scale traveling ionospheric disturbances // J. Geophys. Res. 1974. V. 79, N 34. P. 5245-5260.

143. Francis S.H. Global propagation of atmospheric gravity waves: A review // J. Atmos. Terr. Phys. 1975. V. 37, N 6/7. P. 1011-1054.

144. GAMIT-GLOBK Homepage // http://bowie.mit.edu/~simon/gtgk/

145. GeoForschungsZentrum Potsdam //http://op.gfz-potsdam.de/

146. Georges T.M. HF Doppler studies of traveling ionospheric disturbances // J. Atmos. Terr. Phys. 1968. V. 30, N 5. P. 735-746.

147. Georges T.M., Hooke W.H. Wave-induced fluctuations in ionospheric electron content: a model indicating some observational biases // J. Geophys. Res. 1970. V. 75, P. 6295-6308.

148. GIPSY Homepage // http://gipsy.jpl.nasa.gov/orms/goa/

149. Gummack C.H. Spectrum analysis of the critical frequency of the F2-layer // J. Atmos. Terr. Phys. 1966. V. 28, N 5. P. 447-456.

150. Gurtner W. RINEX: The Receiver Independent Exchange Format Version 2 // http://igscb.jpl.nasa.gov/igscb/data/format/rinex2.txt. 1993.

151. Hajkowicz L.A. A global study of large-scale travelling ionospheric disturbances (TIDs) following a step-like onset of auroral substorms in both hemispheres // Planet. Space Sci. 1990. V. 38, N 7. P. 913-923.

152. Hajkowicz L.A. Auroral electrojet effect on the global occurrence pattern of large-scale travelling ionospheric disturbances // Planet. Space Sci. 1991. V. 39, P. 1189-1196.

153. Hajkowicz L.A. Conjugate effect in the generation of travelling ionospheric ♦ disturbances (TIDs) in F-region // Planet. Space Sci. 1983. V. 31, N 12. P. 14091413.

154. Hajkowicz L.A., Hunsucker R.T. A simultaneous observation of large-scale periodic TIDs in both hemispheres following an onset of auroral disturbances // Planet. Space Sci. 1987. V. 35, N 5. P. 785-791.

155. Hall G.E., MacDougall J.W., Cecile J.-F., Moorcroft D.R., St.-Maurice J.P. Finding gravity wave source positions using the Super Dual Auroral Radar Network // J. Geophys. Res. 1999. V. 104, N A1. P. 67-78.

156. Hammer P.R., Bourne J.A. A high resolution ionosonde. 1. Technique and analysis method // J. Atmos. Terr. Phys. 1976. V. 38, N 9. P. 935-943.

157. Hammer P.R., Bourne J.A. A high resolution ionosonde. 2. Equipment and preliminary results // J. Atmos. Terr. Phys. 1976. V. 38, N 9. P. 945-956.

158. Harkrider D.G. Theoretical and observed acoustic-gravity waves from explosive sources in the atmosphere // J. Geophys. Res. 1964. V. 69, N 24. P. 5295-5321.

159. Hearn A.L., Yeh K.C. Medium scale TID's and their associated internal gravity waves as seen through height-dependent electron density power spectre // J. Geophys. Res. 1977. V. 82, N 32. P. 4983-4990.

160. Hearn A.L., Yeh K.C. A study of electron density spectra of traveling ionospheric disturbances // J. Geophys. Res. 1978. V. 83, N A4. P. 1442-1446.

161. Heisler L.H. Occurrence of giant traveling disturbances at night // Nature. 1959. V. 183, N481 l.P. 383-390.

162. Hines C.O. Internal atmospheric gravity waves at ionospheric heights. // Can. J. Phys. 1960. V. 38, N 11. P. 1441-1481.

163. Hines C.O. On the nature of traveling ionospheric disturbances launched by low-altitude nuclear explosions //J. Geophys. Res. 1967. V. 72, N 7. P. 1877-1882.

164. Hines C.O. Gravity waves in the atmosphere // Nature. 1972. V. 239, N 5367. P. 73-78.

165. Hines C.O. Propagation velocities and speeds in ionospheric waves: A review // J. Atmos. Terr. Phys. 1974. V. 36, N 7. P. 1179-1204.

166. Hocke K., Schlegel K. A review of atmospheric gravity waves and traveling ionospheric disturbances: 1982-1995 // Ann. Geophys. 1996. V. 14, N 5. P. 917940.

167. Hofmann-Wellenhof B., Lichtenegger H., Collins J. Global Positioning System: Theory and Practice. New York: Springer-Verlag Wien, 1992. 327 p.

168. Hooke W.H. Ionospheric irregularities produced by internal atmospheric gravity waves // J. Atmos. Terr. Phys. 1968. V. 30, N 5. P. 785-800.

169. Hooke W.H. E-region ionospheric irregularities produced by internal atmospheric gravity waves // Planet. Space Sci. 1969. V. 17, N 4. P. 749-765.

170. Hooke W.H. Ionospheric response to internal gravity waves // J. Geophys. Res. 1970. V. 75, N 34. P. 7229-7238.

171. Hooke W.H. Ionospheric response to internal gravity waves // Planet. Space Sci. 1970. V. 18, N 12. P. 1793-1797.

172. Huang Y.-N., Cheng K., Chen S.-W. On the detection of acoustic-gravity waves generated by typhoon by use of real time HF Doppler frequency shift sounding system // Radio Science. 1985. V. 20, N 4. P. 897-906.

173. Hung R.J., Phan T., Smith R.E. Observation of gravity waves during the extreme tornado outbreak of 3 April 1974 // J. Atmos. Terr. Phys. 1978. V. 40, P. 831-843.

174. Hunsucker R.D. Atmospheric gravity waves generated in the high-latitude ionosphere. A review // Review of Geophysics. 1982. V. 20, N 2. P. 293-315.

175. Hunsucker R.D. Radio Techniques for Probing the Terrestrial Ionosphere. New York: Springer-Verlag, 1991. 293 p.

176. Hurricanes, Typhoons and Tropical Cyclones // http://www.solar.ifa.hawaii.edu/ Tropical/tropical.html

177. International Real-time Magnetic Observatory Network // http://www.intermagnet.org

178. Ioannidis G., Farley D.T. Incoherent scatter observations at Arecibo using compressed pulses // Radio Sci. 1972. V. 7, N 7. P. 763-765.

179. Ivanov V.B., Tolstikov M.V. Instability of the state of the night-time topside ionosphere // J. Atmos. Terr. Phys. 2003. V. 65, P. 673-676.

180. Jacobson A.R., Carlos R.C. A study of apparent ionospheric motions associated with multiple travelling ionospheric disturbances // J. Atmos. Terr. Phys. 1991. V. 53, N 1/2. P. 53-62.

181. Jacobson A.R., Carlos R.C., Massey R.S. Guanghui Wu. Observations of travelling ionospheric disturbances with a satellite-beacon radio interferometer: Seasonal and local-time behavior// J. Geophys. Res. 1995. V. 100, N A2. P. 16531665.

182. Kalikhman A.D. Medium-scale travelling ionospheric disturbances and thermospheric winds in the F-region // J. Atmos. Terr. Phys. 1980. V. 42, N 8. P. 697-703.

183. Kent G.S., Gupta A.B. Small fluctuations in the F-region critical frequency observed at Delhi, India // J. Atmos. Terr. Phys. 1971. V. 33, N 2. P. 281 -284.

184. Kirchengast G. Elucidation of the physics of the gravity wave TID relationship with the aid of theoretical simulations // J. Geophys. Res. 1996. V. 101, N A6. P. 13353-13368.

185. Klobuchar J.A. Ionospheric time-delay algorithm for single-frequency GPS users // IEEE Transactions on Aerospace and Electronics System. 1968. V. 23, N 3.P. 325-331.

186. Landmark B. The fading of radio waves reflected from E-layer // J. Atmos. Terr. Phys. 1957. V. 10, N 2. P. 288-295.

187. Liu C.H., Klostermeyer J., Yeh K.C. Global dynamic responses of the atmosphere to the eruption of Mount St. Helens on May 18, 1980 // J. Geophys. Res. 1982. V. 87, N 8. P. 6281-6290.

188. Maeda S., Handa S. Transmission of large-scale TIDs in the ionospheric F-region // J. Atmos. Terr. Phys. 1980. V. 42, N 9/10. P. 853-859.

189. Mannucci A.J., Wilson B.D., Yuan D.N., Ho C.H., Lindgwister U.J., Runge T.F. A global mapping technique for GPS-derived ionospheric TEC measurements // Radio Sci. 1998. V. 33, N 3. P. 565-582.

190. Mendillo M. Ionospheric holes: A review of theory and recent experiment // Adv. Space Res. 1988. V. 8. P, 51-62.

191. Mendillo M., Baumgardner J., Allen D.P. et al. Spacelab-2 plasma depletion experiments for ionospheric and radio astronomical studies // Science. 1987. V. 238, P. 1260-1264.

192. Mercier C. Observations of atmospheric gravity waves by radiointerferometry // J. Atmos. Terr. Phys. 1986. V. 48, N 7. P. 605-624.

193. Mercier C. Some characteristics of atmospheric gravity waves observed by radio-interferometiy // Ann. Geophys. 1996. V. 14, P. 42-58.

194. Mercier C., Jacobson A.R. Observations of atmospheric gravity waves by radio interferometry: are results biased by the observational technique // Ann. Geophys. 1997. V. 15, P. 430-442.

195. Meyer-Vernet N. On a day-time ionospheric effect on some radio intensity measurements and interferometry // Astron. and Astrophys. 1980. V. 84, N Al/2. P. 142-148.

196. Montes H.A., Posmentier E.S. Co-phase analysis of atmospheric wave data // Geophys. J. R. Astr. Soc. 1971. V. 26, P. 271-278.

197. Morgan M.G., Calderon C.H.J., Ballard K.A. Techniques for the study of TID's with multi-station rapid-run ionospherique // Radio Sci. 1978. V. 13, N 4. P. 729741.

198. Munro G.H. Short-period changes in the F-region of the ionosphere // Nature. 1948. V. 162, N 11. P. 886-899.

199. Munro G.H. Traveling ionospheric disturbances in the F-region // Austral. J. Phys. 1958. V. 11, N 1. P. 91-105.

200. Munro G.H. TID's in the ionosphere // Austral. J. Phys. 1962. V. 15, N 3. P. 387-395.

201. Munro G.H., Heisler L.H. Divergence of radio rays in the ionosphere // Austral. J. Phys. 1956. V. 9, N 10. P. 359-366.

202. Munro G.H., Heisler L.H. Cusp type anomalies in variable frequency ionospheric records // Austral. J. Phys. 1959. V. 9, N 5. P. 343-358.

203. Najita K., Huang V.N., Fang G.T.N. Ionospheric disturbances detected over Hawaii after the 1968 French thermonuclear explosion // Ann. Geophys. 1975. V. 31,N2. P. 301-310.

204. Narrow beam array radar for ionospheric research // Ionospher. Stat. Inform. Bull. INAG. 1971. N 6. P. 38-40.

205. Nelson R.A. Response of the ionosphere to the passage of neutral atmospheric waves // J. Atmos. Terr. Phys. 1968. V. 30, N 5. P. 825-835.

206. Noble S.T. A large-amplitude traveling ionospheric disturbance excited by the Space Shuttle during launch // J. Geophys. Res. 1990. V. 95, P. 19037-19044.

207. Obayashi T. Upper atmospheric disturbances due to high altitude nuclear explosions // Planet. Space Sci. 1963. V. 10, P. 47-63.

208. Oksman J., Kivinen M. Ionospheric gravity waves caused by nuclear explosions //Geophysica. 1965. V. 9, P. 119.

209. Otsuka Y., Ogawa T., Saito A., Tsugawa T., Fukao S., Miyazaki S. A new technique for mapping of total electron content using GPS network in Japan // Earth Planets Space. 2002. V. 54, N 1. P. 63-70.

210. Pierce J.A., Mimno H.R. The reception of radio echoes from distant ionospheric irregularities // Phys. Rev. 1940. V. 57, N 1. P. 95-105.

211. Posmentier E.S., Herrman R.W. Cophase: An ad hoc array processor // J. Geophis. Res. 1971. V. 76, P. 2194-2201.

212. Pryse S.E., Mitchel C.N., Heabon J.A.T., Kersley L. Travelling ionospheric disturbances imaged by tomographic techniques // Ann. Geophys. 1995. V. 13, P. 1325-1330.

213. Reinisch B.W., Haines D.M., Bibl K., Galkin I., Huang X., Kitrosser D.F., Sales G.S., Scali J.L. Ionospheric sounding support of OTH radar // Radio Sci. 1997. V. 32, N4. P. 1681-1694.

214. Reynolds J.S.B., Morgan A.D. The effect of frequency separation on the correlation of bearing errors measured on ionospherically propagated HF signal from collocated transmitters // J. Atmos. Terr. Phys. 1975. V. 37, N 3. P. 545-551.

215. Richmond A.D. Gravity wave generation, propagation and dissipation in the thermosphere // J. Geophys. Res. 1978. V. 83, N 6. P. 4131-4139.

216. Richmond A.D., Matsushita S. Thermospheric response to a magnetic substorm // J. Geophys. Res. 1975. V. 80, N 19. P. 2839-2850.

217. Roberts D.H., Klobuchar J.A., Fougere P.F., Hendrickson D.H. A LageAmplitude Traveling Ionospheric Disturbance Produce by the May 18, 1980, Explosion of Mount St. Helens //J. Geophys. Res. 1982. V. 87, N A8. P. 62916301.

218. Rottger J. Radar systems in ionospheric research // Modern Radio Science, ed. M.A. Stuchly. 1999. Published for the URSI, Oxford Univ. Press. P. 213-247.

219. Row R.V. Evidence of long-period acoustic-signal waves launched into F-region by the Alaskan Earthquake of March 28, 1964 // J. Geophys. Res. 1966. V. 71, N l.P. 343-345.

220. Row R.V. Acoustic-gravity waves in the upper atmosphere due to a nuclear detonation and an earthquake // J. Geophys. Res. 1967. V. 72, N 5. P. 1599-1609.

221. Scripps Epoch Coordinate Tool and Online Resource // http://sopac.ucsd.edu/ processing/coordinates/

222. Scripps Orbit and Permanent Array Center (SOPAC) // http://sopac.ucsd.edu/

223. Somsikov V.M. On the mechanism of formation of atmospheric inhomogeneties in the solar terminator region // J. Atmos. Terr. Phys. 1995. V. 57, N 1. P. 75-83.

224. Spoelstra T.A.Th. Combining TIDs observations: NNSS and radio interferometry data // J. Atmos. Terr. Phys. 1992. V. 54, P. 1185-1195.

225. Spoelstra T. A. Th., Kelder H. Effects produced by the ionosphere on radio interferometry // Radio Sci. 1984. V. 19, P. 779-788.

226. Srivastava S.K., Tantry B.A.P. Irregularities in the F-region ionosphere // Indian J. Pure and Appl. Phys. 1970. V. 8, N 9. P. 507-516.

227. Steinberg J.L., Poquerusse M., Hoang S. About the observed brightness distribution of solar radio bursts on decameter wavelengths and a possible effect from ionosphere // Solar. Phys. 1979. V. 64, N 2. P. 359-366.

228. Testud J., Francois P. Importance of diffusion processes in the interaction between neutral waves and ionization // J. Atmos. Terr. Phys. 1971. V. 33, P. 765774.

229. Testud J., Vasseur G. Gravity waves in the ionosphere // Ann. Geophys. 1969. V. 25, N2. P. 525-545.

230. Thome G.D. Incoherent scatter observations of traveling ionospheric disturbances // J. Geophys. Res. 1964. V. 69, N 19. P. 4047-4056.

231. Titheridge J.E. Periodic disturbances in the ionosphere // J. Geophys. Res. 1968. V. 73, N l.P. 240-252.

232. Toman K. Movement of the F-region // J. Geophys. Res. 1955. V. 60, N 1. P. 57-68.

233. Toman K. On wavelike perturbations in the F-region // Radio Sci. 1976. V. 11, N2. P. 107-119.

234. Vasseur G., Reddy C.A., Testud J. Observations of waves and TID's // In: Space research 12. Berlin. 1972. V. 2, P. 1109-1131.

235. Vasseur G., Waldteufel P. Thomson scatter observation of gravity wave in the ionospheric F-region // J. Atmos. Terr. Phys. 1969. V. 31, N 7. P. 885-895.

236. Vidal-Madjar D. Gravity wave detection in lower thermosphere with the French incoherent scatter facility // J. Atmos. Terr. Phys. 1978. V. 40, N 6. P. 685-689.

237. Vincent R.A. Ionospheric irregularities in the E-region // J. Atmos. Terr. Phys. 1972. V. 34, N 11. P. 1881-1905.

238. Waldock J.A., Jones T.B. The effects of neutral winds on the propagation of medium-scale atmospheric gravity waves at mid-latitudes // J. Atmos. Terr. Phys. 1984. V. 46, N3. P. 217-231.

239. Waldock J.A., Jones T.B. HF Doppler observations of medium-scale travelling ionospheric disturbances at mid-latitudes // J. Atmos. Terr. Phys. 1986. V. 48, N 3. P. 245-260.

240. Waldock J. A., Jones T.B. Source regions of medium-scale travelling ionospheric disturbances observed at mid-latitudes // J. Atmos. Terr. Phys. 1987. V. 49, N 2. P. 105-114.

241. Walker G.O., Wong Y.W., Ma J.H.K., Kikuchi T., Nozaki K., Huang Y.N., Badillo V. Propagating ionospheric waves observed throughout east Asia during the WAGS October 1985 campaign // Radio Sci. 1988. V. 23, N 6. P. 867-878.

242. Wan W., Yuan H., Ning B., Liang J., Ding F. Traveling ionospheric disturbances associated with the tropospheric vortex around Qinghai-Tibet Plateau // Geophys. Res. Lett. 1998. V. 25, N 20. P. 3775-3778.

243. Waters C.L., Menk F.W., Fraser B.J., Ostwald P.M. Phase structure of low-latitude Pc 3-4 pulsations // Planet. Space. Sci. 1991. V. 39, P. 569-582.

244. Whitehead J.D. Recent work on mid-latitude and equatorial sporadic-E // J. Atmos. Terr. Phys. 1989. V. 51, N 5. P. 401-424.

245. Williams P.J.S., Virdi T.S., Lewis R.V., Lester M., Rodger A.S., McCrea I.W., Freeman K.S.C. Worldwide atmospheric gravity wave study in the European sector 1985-1990 // J. Atmos. Terr. Phys. 1993. V. 55, P. 683-696.

246. Wilson B.D., Mannucci A.J., Edwards C.D. Subdaily northern hemisphere maps using the IGS GPS network // Radio Sci. 1995. V. 30, P. 639-648.

247. Yakovets A.F., Kaliev M.Z., Vodyannikov V.V. An experimental study of wave packets in travelling ionospheric disturbances // J. Atmos. Terr. Phys. 1999. V. 45, P. 629-639.

248. Yeh K.C. Traveling ionospheric disturbances as a diagnostic tool for thermospheric dynamics // J. Geophys. Res. 1972. V. 77, N 4. P. 709-719.

249. Yeh K.C., Liu C.H. Acoustic-gravity waves in the upper atmosphere // Review of Geophysics and Space Physics. 1974. V. 12, N 2. P. 193-216.

250. Yeh K.C., Liu C.H., Hearn A.L. Propagation of gravity wave spectra in the thermosphere // J. Geophys. Res. 1979. V. 84, N 4. P. 834-838.

251. Yeh K.C., Webb H.D., Cowling D.H. Group rays of internal gravity waves in a wind-stratified atmosphere // Nature Phys. Sci. 1972. V. 235, N 8. P. 131-132.

252. Zong L., Sonmor L.J., Manson A.H., Meek C.E. The influence of time dependent wind on gravity wave propagation in the middle atmosphere // Ann. Geophys. 1995. V. 13, N 3. P. 375-394.