ГРАВИТАЦИОННЫЕ ВОЛНЫ ГРАВИТАЦИОННЫЕ ВОЛНЫ В АВРОРАЛЬНОЙ ИОНОСФЕРЕ В АВРОРАЛЬНОЙ ИОНОСФЕРЕ (результаты измерений) (результаты измерений) Р. Ю. Лукьянова 1,2 А.Козловский 3 1 Геофизический Центр РАН 2 ИКИ РАН 3 Геофизическая Обсерватория Соданкюля, Финляндия
13
Embed
ГРАВИТАЦИОННЫЕ ВОЛНЫ В АВРОРАЛЬНОЙ ИОНОСФЕРЕ (результаты измерений)
ГРАВИТАЦИОННЫЕ ВОЛНЫ В АВРОРАЛЬНОЙ ИОНОСФЕРЕ (результаты измерений). Р. Ю. Лукьянова 1,2 А.Козловский 3. 1 Геофизический Центр РАН 2 ИКИ РАН 3 Геофизическая Обсерватория Соданкюля, Финляндия. Гравитационные волны в верхней атмосфере. - PowerPoint PPT Presentation
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
ГРАВИТАЦИОННЫЕ ГРАВИТАЦИОННЫЕ ВОЛНЫ ВОЛНЫ
В АВРОРАЛЬНОЙ В АВРОРАЛЬНОЙ ИОНОСФЕРЕИОНОСФЕРЕ
(результаты измерений)(результаты измерений)
Р. Ю. Лукьянова 1,2 А.Козловский 3
1 Геофизический Центр РАН 2 ИКИ РАН 3 Геофизическая Обсерватория Соданкюля, Финляндия
Гравитационные волны в верхней атмосфере
АГВ - низкочастотные поперечные волны, образующиеся когда сила земной гравитации и возвращающая сила, обусловленная градиентом плотности атмосферы, сравнимы с силой сжатия.
В ионосфере АГВ проявляются как премещающиеся ионосферные неоднородности (ПИВ) – квази-периодические (период от мин до часов) осцилляции высоты слоя F. Наиболее короткопериодные – акустико-гравитационные волны (период <10мин.). Более глинные – внутренние ГВ.
ВГВ играют важную роль в атмосферной динамике, передаче энергии и взаимодействии мезосферы, ионосферы и термосферы
• Источники АГВ : В средних широтах - Генерация возмущений в нижней атмосфере, орография,
сдвиги ветра и др.В авроральной зоне - Ионосферные электрические поля/токи и высыпания частицНаблюдения АГВ : • Ионозонды• Радары (SuperDАRN)• Оптические измерения
Ионозонд обс. Соданкюла Вертикальное зондирование ионосферы с 1-мин. разрешением
Ионозонд “Alpha Wolf”
Диапазон частот: 500 kГц – 16 MГцПередатчик: 64-м ромбическая антеннаПриемник: 20 ортогональных рамочных антенн Динамический диапазон 90 дБВысота зондирования до 3000 кмВысотное разрешение ~3 км
Период наблюдений04.2007 – 06.2012
1-мин ионограммы использовались для выявления ПИВ и определения характеристик ВГВ и АГВ
Geogr. 67°2′N, 26°4′E MLat 64.1°
Ионограммы и выбор частоты для мониторинга высоты F слоя
Черные линии: foE, foF1 и foF2Красная линия: частота fk, foE < fk < foF1 (foF2)
Зима: fk = 2.5 МГцЛето: fk = 3.5 МГцОсень/весна: fk = 3.0 МГц
2010 г
Сезонная зависимость foE, foF1 и foF2 в 06–16 UT (08–18 LT)
Диаграммы «высота-время-интенсивность» (HTI) для F слоя
Частота, МГц
hB, км
fk
Извлечение из ионограммы колонки на частоте fk
HTI
0 6 12 18 24 UT
Δh = Вариации высоты F слоя,связанные с волновыми эффектами
Время и высота наблюдения вариаций Δh
В интервале 8 - 14 UТнижняя граница HTI определяется в >70% cлучаев во все сезоны
Распределение данных по часам UT
Виртуальная и истинная высота наблюдения вертикальных колебаний F слоя
Виртуальная h(наблюдения)
Истинная h (IRI)150–210 км
Частота и амплитуда вариаций Δh
Среднемасштабные: период 15-30 мин Гравитационные волны
5 диапазонов частот ПИВ(Butterworth filter)
Амплитуда:
Мелкомасштабные: период 5-10 мин Акустические волны/инфразвук
Крупномасштабные ПИВ: период 30-60 мин Гравитационные волны
HTI
Δh
Долгопериодные вариации амплитуды (2007-2012)
Среднесуточные А Тренд
Среднемесячные А Погрешность измерения hвирт = 1.43 км
2007 2008 2009 2010 2011 2012
Δh (км)
Зависимость от солнечной активности и сезона
Относительная амплитуда (А/А120)
Мелкомасштабные ГВ Уменьшение с ростом САУвеличение летомАмпл. в противофазе с hИСТ
СА (числа Вольфа)
Истинная высотанаблюдения
foF2 - fk
А120
Зависимость от геомагнитной активности
Крупномасштабные волны с периодом > 30 мин не зависят от АЕ
Амплитуда vs AЕ индекс
А vs AL А vs AU
Амплитуда средне- и мелкомасштабных волн с периодом < 30 мин коррелирует с AL (AU) только при низком уровне геомагнитной активности (АЕ = 10-30 nT)
Так что же генерирует АГВ над Соданкюля?
Нижележащие слои атмосферы?
Ветровые сдвиги?
Модель термосферного ветра
Измерения метеорного радара
0 5 10 15 20 25 30
-50
0
50
Ско
ро
сть
вет
ра
(м
/с)
82 км 85 км 88 км 91 км 94 км 98 км
Дни месяца
Заключение• С помощью непрерывных измерений (2007-2012) ионозонда с 1-мин разрешением в обс.
Соданкюля выделены мелко- и среднемасштабные ГВ в авроральной ионосфере на высотах 150-200 км.
• Получены ряды амплитуд ГВ в пяти диапазонах частот (периоды 5-10, 10-15, 15-30, 30-60 и 60-120 мин), включая акустико-гравитационные волны (период B-V в области измерений <10 мин)
• Амплитуды мелкомасштабных ГВ (период <30 мин):
- составляют 1.3-2 км
- максимальны летом и уменьшаются зимой
- изменяются в противофазе с сезонным изменением истинной высоты наблюдения - имеют тенденцию к увеличению с ростом АЕ индекса, но только при низком уровне
геомагнитной активности
• Амплитуды среднемасштабных ГВ (период 30-120 мин): - Составляют 2-2.6 км - Уменьшаются с ростом солнечной активности в солнечном цикле - Не имеют сезонной вариации - Не зависят от геомагнитной активности