ОТЧЕТ О НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВНУТРЕННИХ ГРАВИТАЦИОННЫХ ВОЛН В ВЕРХНЕЙ АТМОСФЕРЕ ЗЕМЛИ ПО ДАННЫМ ИРКУТСКОГО РАДАРА НЕКОГЕРЕНТНОГО РАССЕЯНИЯ (итоговый) проект РФФИ № 15-05-02313

Объект исследования - перемещающиеся ионосферные возмущения (ПИВ) с периодами от 1 до 6 ч. Цель исследования - анализ длинных рядов данных радиофизического комплекса ИСЗФ СО РАН, разработка специальных методов определения зональной и меридиональной компонент нейтрального ветра на основе параметров ПИВ, анализ условий распространения ПИВ в зависимости от направления и амплитуды нейтрального ветра, проверка соответствия характеристик наблюдаемых ПИВ существующим теоретическим представлениям о закономерностях распространения внутренних гравитационных волн (ВГВ) в ионосфере. Полученные результаты послужат основой для комплексного исследования динамических процессов в верхней атмосфере Земли. Периоды одновременных долговременных наблюдений Иркутского радара некогерентного рассеяния (ИРНР) и ионозонда DPS-4 позволили собрать уникальные данные о трехмерной пространственно-временной структуре перемещающихся волновых возмущений (ПИВ) с периодами от 40 мин. до 6 ч, включая полный вектор скорости их перемещения. На основе полученной статистики проведена проверка дисперсионных соотношений Буссинеска и Хайнса. Сравнение результатов моделирования с экспериментальными данными показало хорошее соответствие как для уравнения Буссинеска, так и для уравнения Хайнса, однако уравнение Хайнса даёт более реалистичное распределение скоростей ветра. Установлено, что на основе анизотропии характеристик ВГВ, распространяющихся в различных направлениях, можно восстанавливать среднемесячные суточные вариации зонального и меридионального нейтрального ветра в верхней атмосфере. Впервые на основе статистических данных о параметрах ПИВ получен среднемесячный суточный ход меридионального и зонального ветра для зимнего, весеннего и летнего сезонов. Параметры нейтрального ветра удовлетворительно согласуются как с данными модели HWM2007, так и с независимыми измерениями меридионального ветра ИРНР. Наименьшие различия между моделью, расчётами и измерениями ИРНР наблюдаются в зимний период, соответствующий наилучшей статистике. Разработана методика разделения ПИВ, вызванных ВГВ и ПИВ другой физической природы. Критерием разделения является корректное восстановление среднемесячного суточного хода зонального и меридионального нейтрального ветра. Показано, что ~60% ПИВ вызваны ВГВ, однако распределение по времени суток неравномерно: днём ~80% ПИВ вызваны ВГВ, ночью ~50%. Показано, что как по данным ИРНР, так и по данным когерентного радара EKB SuperDARN, анизотропия наблюдаемых ионосферных возмущений по направлениям их распространения объясняется ветровой фильтрацией ВГВ. Вероятность наблюдения увеличивается для ВГВ, распространяющихся в направлении, противоположном действующему на высоте наблюдения нейтральному ветру. Напротив, в направлении, совпадающем с сильным нейтральным ветром (более 50 м/с) на любой из высот, через которые ВГВ прошли, прежде чем достигнуть высоты наблюдения, распространение ВГВ блокируется. Получена зависимость амплитуды ВГВ от проекции нейтрального ветра на направление распространения, подтверждающая механизм ветровой фильтрации. Показано, что особенности распределения азимутов ПИВ в зависимости от углов наклона волнового фронта также хорошо объясняются ветровой фильтрацией ВГВ. Распределение азимутов для отражённых волн повторяет распределение азимутов ВГВ с отрицательными углами наклона волнового фронта, но более узконаправленно, так как данные ВГВ прошли двойную фильтрацию нейтральным ветром. Распределение азимутов для ВГВ от источников рассматриваемой области определяется ветрами выше точки наблюдения и существенно отличается от распределения азимутов волн с отрицательными углами наклона.