Программа 22 фундаментальных исследований Президиума РАН «Фундаментальные проблемы исследований и освоения Солнечной системы» Раздел 7 «Ионосфера» Координаторы: - презентация

1 Программа 22 фундаментальных исследований Президиума РАН «Фундаментальные проблемы исследований и освоения Солнечной системы» Раздел 7 «Ионосфера» Координаторы: В.Д. Кузнецов (ИЗМИРАН), М.И. Веригин (ИКИ РАН )

2 Структура раздела «Ионосфера» –Исследование отклика ионосферы Земли на воздействие солнечного ветра на основе комплексного анализа наземных и спутниковых данных (9 проектов) –Исследование ионосфер планет земной группы и их влияния на дистанционное зондирование поверхностных и под поверхностных структур этих планет (1 проект) –Исследование плазменно-электродинамических процессов взаимодействия в системе ионосфера- атмосфера (4 проекта) Итого 14 проектов

3 14 проектов раздела «Ионосфера» Деминов (ИЗМИРАН) Карпачев (ИЗМИРАН) Сорокин (ИЗМИРАН) Крашенинников (ИЗМИРАН) Молотков (ИЗМИРАН) Гивишвили (ИЗМИРАН) Шагимуратов (ЗО ИЗМИРАН) Кореньков (ЗО ИЗМИРАН) Клименко (ЗО ИЗМИРАН) Карпов (ЗО ИЗМИРАН) Гаврик (ФИРЭ РАН) Павельев (ФИРЭ РАН) Смирнов (ФИРЭ РАН) Горбунов(ИФА РАН)

4 Цели: Определение статистических свойств сильных отклонений NmF2 от фона и возможных причин их возникновения. Проект 7.1. Свойства и причины очень сильных отклонений электронной концентрации максимума F2-слоя от фона. М.Г. Деминов, ИЗМИРАН Ожидаемые результаты: Определение статистических свойств очень сильных увеличений NmF2, включая зависимость частоты таких событий от уровней солнечной и геомагнитной активности. Качественная интерпретация наиболее сильных (экстремальных) увеличений NmF2 относительно фона. Выделение региональных особенностей протекания бури в ионосфере средних широт.

5 Цели: Исследование слабо изученной экваториальной ионосферы на основе данных спутника «Интеркосмос-19». Проект 7.2. Эмпирическое и теоретическое моделирование экваториальной ионосферы Земли по спутниковым данным и на основе модели ГСМ ТИП. А.Т. Карпачев, ИЗМИРАН Ожидаемые результаты: Выделение и исследование и суточные вариации параметров экваториальной ионосферы - высоты hmF2 и концентрации NmF2 максимума слоя F2, а также положения гребней экваториальной аномалии, для условий летнего солнцестояния и высокой солнечной активности. Моделирование суточных вариаций экваториальной ионосферы на основе Глобальной Самосогласованной Модели Термосферы, Ионосферы и Протоносферы (ГСМ ТИП). Пример глобального распределения foF2 и hmF2 экваториальной ионосферы для полуденных условий в июне 1979 г. (данные спутника «Интеркосмос-19»).

6 Цели: Изучение физических механизмов формирования возмущений в D, E, F слоях ионосферы и генерации электромагнитных полей в КНЧ – ВЧ диапазонах, обусловленных интенсивными атмосферными процессами. Ожидаемые результаты: Расчет пространственного распределения возмущения электрического тока глобальной цепи при инжекции в атмосферу заряженных аэрозолей. Развитие модели модификации полного электронного содержания ионосферы под воздействием изменения электрического тока. Проведение расчетов пространственного распределения полного электронного содержания ионосферы над районом подготовки землетрясения. Анализ данных наблюдения полного электронного содержания, полученных с использованием GPS приемников в сейсмическом районе и их интерпретация на основе развитой теоретической модели атмосферно – ионосферных связей. Проект 7.3. Разработка физической модели электродинамического атмосферно – ионосферного взаимодействия. В.М. Сорокин, ИЗМИРАН

7 Цели: Развитие и применение метода ЛЧМ-зондирования для диагностики возмущений ионосферной плазмы. Ожидаемые результаты: Анализ требуемой мощности бортового ЛЧМ-передатчика для задачи трансионосферного зондирования с борта геостационарного (высокоорбитального) спутника с учетом процессов прохождения декаметровых радиоволн до поверхности Земли в рамках глобальной модели ионосферы, включающих в себя поглощение волнового поля и при наличии естественных (атмосферных и галактических) электромагнитных шумов. Проект 7.4. Применение метода ЛЧМ-зондирования в задаче мониторинга и диагностики ионосферы. И.В. Крашенинников, ИЗМИРАН

8 Цели: Исследование ионосферных неоднородностей при воздействии на ионосферу солнечного ветра и волновых пучков. Проект 7.5. Моделирование и анализ плазменно- электродинамических процессов взаимодействия в системе ионосфера-атмосфера. И.А. Молотков, ИЗМИРАН Ожидаемые результаты: Аналитическое описание взаимодействия мощных электромагнитных пучков с ионосферой. Эффективность возбуждения нелинейного волнового канала. Гамильтониан и траектория зависят от амплитуды волны

9 Цели: Изучение изменений отношения концентраций [N2] / [О2] на высотах верхней атмосферы на основе данных вертикального зондирования Е-слоя ионосферы за длительный период (с 1969 г.). Проект 7.6. Исследование отклика ионосферы на воздействие солнечных рентгеновских вспышек Г.В. Гивишвили, ИЗМИРАН Ожидаемые результаты: Анализ многолетних трендов потоков солнечного ультрафиолетового и рентгеновского излучений, включая периоды вспышечных событий. Оценка отношения концентраций [N2] / [О2] на высотах верхней атмосферы за последние лет. Зависимость отношения концентраций [N2] / [О2] на высотах верхней атмосферы от отношения потоков солнечного излучения в рентгеновском и ультрафиолетовом диапазонах.

10 Цели: Исследование трехмерной структуры ионосферных возмущений на основе комплексных наблюдений, включающих ГЛОНАСС, GPS, ионозондовые измерения и данные радио-оккультации спутников COSMIC. Проект 7.7. Комплексные исследования возмущений в верхней атмосфере по данным наземных и спутниковых радиофизических измерений И.И. Шагимуратов, ЗО ИЗМИРАН Ожидаемые результаты: Анализ трехмерной структуры и динамики возмущений для разных геофизический условий. Разработка методов оценки характеристик ионосферных возмущений и установления их связи с вариациями солнечного излучении, параметрами солнечного ветра и геомагнитной активностью.

11 Проект 7.8. Формирование ионосферных эффектов от внезапных стратосферных потеплений. Ю.Н. Кореньков, ЗО ИЗМИРАН Цель исследований: Изучение механизмов влияния стратосферных процессов на термосферу и ионосферу на основе глобальной численной модели термосферы, ионосферы и протоносферы Земли (ГСМ ТИП). Ожидаемые результаты: Результаты численных эксперименты для стратосферных потеплений в зимнем полушарии. Определение вклад различных механизмов воздействия стратосферных потеплений на распределение ионосферных параметров. Анализ изменчивости экваториального F3-слоя и экваториального электроджета во время стратосферных потеплений.

12 Проект 7.9. Влияние вариаций солнечного ветра и межпланетного магнитного поля на глобальное распределение параметров ионосферы во время геомагнитных бурь. М.В. Клименко, ЗО ИЗМИРАН Цели: Изучение физических механизмов возмущений в верхней атмосфере Земли в периоды геомагнитных бурь. Ожидаемые результаты: Сравнительный анализ данных наземных и спутниковых наблюдений с результатами модельных расчетов на основе модели ГСМ ТИП. Интерпретация экспериментально наблюдаемого отклика верхней атмосферы Земли на вариации параметров солнечного ветра (СВ) и межпланетного магнитного поля (ММП) во время геомагнитных бурь. Изучение влияния вариаций СВ и ММП на процессы в термосфере, ионосфере и магнитосфере: электрическое поле во внутренней магнитосфере Земли; глобальное перераспределение тепловой плазмы в верхней атмосфере Земли, изменение главного ионосферного провала, зимней аномалии, ночных среднеширотных максимумов,экваториальной аномалии; вариации авроральных и экваториальных электроструй; формирование и время жизни дополнительных слоев в экваториальной ионосфере, и их связь с F рассеянием и плазменными пузырями.

13 Проект Взаимосвязь динамических процессов в тропосфере с процессами в верхней атмосфере и ионосфере Земли. И.В. Карпов, ЗО ИЗМИРАН Цели: Исследование влияния возмущений в нижней атмосфере на динамику верхней атмосферы и ионосферы по данным лидарных наблюдений и ионосферного зондирования. Ожидаемые результаты: Статистический анализ результатов ионосферных наблюдений ( гг.). Анализ вариаций параметров нижней атмосферы и ионосферы по спутниковым и лидарным наблюдениям в периоды метеорологических возмущений.

14 Цели: Разработка, обоснование и апробация радиофизического метода обнаружения и исследования волн плотности в системе "атмосфера- ионосфера" по результатам радиозатменных экспериментов станций ВЕНЕРА-15,16. Ожидаемые результаты: Теоретическое обоснование метода диагностики волновых явлений в ионосфере планеты по данным двухчастотного радиопросвечивания. Выделение периодических возмущений, обусловленных волнообразными вариациями плотности атмосферы и концентрации электронов в ионосфере вблизи ее нижней границы, на основе анализа результатов обработки цифровых записей амплитуды поля когерентных сигналов станций ВЕНЕРА-15,16. Проект Волновые явления в системе "атмосфера- ионосфера" по данным двухчастотного радиопросвечивания ионосферы Венеры. А.Л. Гаврик, ФИРЭ РАН

15 Цели: Исследование воздействия солнечной активности и солнечного ветра на пространственно-временные распределения электронной концентрации и волновые процессы в околоземном пространстве с использованием методов спутниковой радиоголографии. Проект Исследование характеристик Солнца и солнечно-земных связей, плазменно-динамических процессов взаимодействия солнечного ветра и системы ионосфера-атмосфера. А.Г. Павельев, ФИРЭ РАН Ожидаемые результаты: Разработка методов разделения, локализации и измерения плазменных возмущений и вертикальных градиентов электронной концентрации в нижней ионосфере на высотах от 90 до 140 км. Изучение годовых, сезонной, суточных вариаций активности спорадических слоев в различных географических регионах. Получение глобальных распределений спорадических плазменных структур в течение 23 и 24 цикла солнечной активности и выявление механизмов формирования слоев. Изучение отклонений измеренных и модельных высотных профилей электронной концентрации.

16 Цели: Разработка методов дистанционного зондирования поверхностных и подповерхностных структур планет земной группы при наличии у них плазменной оболочки. Проект Влияние ионосферы на дистанционное зондирование поверхностных и подповерхностных структур планет земной группы. В.М. Смирнов, ФИРЭ РАН Ожидаемые результаты: Оценка амплитудно-фазовых изменений спектра сигнала радара подповерхностного зондирования, возникающих при двойном прохождении ионосферы с учетом зенитного угла Солнца. Разработка метода коррекции изменений, вносимых ионосферой в спектр отраженного сигнала.

17 Цели: Изучение вариаций ионосферы и нейтральной атмосферы на основе измерений амплитуд и фаз сигналов систем спутниковой навигации (GPS, ГЛОНАСС). Ожидаемые результаты: Анализ статистических свойств пространственных вариаций электронной концентрации в ионосфере в зависимости от широты, времени суток, сезона и геомагнитной обстановки на основе радиорефрактометрического метода. Проект Исследование вариаций плотности ионосферы, вызванных солнечным ветром. М.Е. Горбунов, ИФА РАН Сигналы GPS: L1: ГГц, см L2: ГГц, см