Исследование глобального и регионального ионосферного отклика на геомагнитные бури на основе статистического анализа и численного моделирования

Целью проекта является исследование ионосферного отклика на геомагнитные бури на основе статистического анализа и численного моделирования. В рамках статистического анализа планируется провести расчет ”эталонного” отклика ионосферы на магнитную бурю, представляющего собой результат усреднения ионосферных откликов на однотипные бури. Под термином однотипные бури подразумеваются бури сопоставимой интенсивности, соответствующие одному и тому же сезону и степени изолированности. Под ионосферными откликами понимаются относительные отклонения наблюдаемых значений ионосферных параметров от их 27-дневных скользящих средних значений. “Эталонный” отклик ионосферных параметров на магнитную бурю будет рассчитываться с использованием метода наложения эпох, относительно моментов времени, соответствующих минимальному значению геомагнитного индекса Dst. В качестве ионосферных параметров будут использованы данные о полном электронном содержании из глобальных ионосферных карт. Будет осуществлен статистический анализ для глобального электронного содержания и регионального электронного содержания для пяти широтных зон. Вместе с расчетом “эталонного” ионосферного отклика будут рассчитаны средние значения солнечных и геомагнитных индексов по схеме метода наложения эпох. Вариации полученных усредненных индексов будут использованы в качестве управляющих параметров для модельных расчетов ионосферного отклика на основе Глобальной Самосогласованной Модели Термосферы, Ионосферы и Протоносферы (ГСМ ТИП). Усреднение всех параметров будет осуществлено с часовым разрешением, что позволит разделить эффекты на главной фазе магнитной бури, ранней стадии фазе фазы восстановления (1-2-й день от начала бури), поздней стадии фазы восстановления (3-5-й день от начала бури) и предбуревой стадии (1-5 дней до начала бури). Предлагаемые исследования будут включать в себя следующие этапы: (1) сравнение наблюдений и результатов Заявка № 23-27-00213 Страница 2 из 26 модельных расчетов; (2) сопоставление наблюдаемого и модельного ионосферного отклика на магнитные бури с результатами предыдущих исследований; (3) анализ ионосферного отклика на предбуревой стадии и на поздней стадии фазы восстановления (эффекты последействия); (4) анализ разброса откликов ионосферных параметров относительно средних значений этих откликов. Вместо изучения ионосферных возмущений во время конкретной геомагнитной бури мы будем анализировать “эталонный” ионосферный отклик, усредненный по данным наблюдений и полученный по результатам модельных расчетов на основе усредненных индексов управляющих параметров модели. Это позволит представить результаты запланированных исследований в виде концепции ионосферного отклика на “эталонную” магнитную бурю. Актуальность концепции ионосферного отклика на эталонную магнитную бурю обусловлена нерешенными проблемами точного прогнозирования космической погоды. Трудности в прогнозировании связаны с чувствительностью прогноза к ошибкам в начальных условиях, ограниченным набором управляющих параметров модели и сложностью учета всех физических процессов в системе магнитосфера-ионосфера-атмосфера, на которую оказывают одновременное воздействие собственно магнитные бури, солнечная активность и процессы в нижних слоях атмосферы. Ожидается, что разработанная концепция ионосферного отклика на ”эталонную” магнитную бурю упростит задачу прогнозирования вариаций ионосферных параметров. Усредненный ионосферный отклик будет в основном обусловлен эффектами собственно магнитной бури, тогда как влияние солнечной активности и процессов в нижних слоях атмосферы будет уменьшено за счет усреднения. Оценка того, насколько точно физическая модель воспроизводит ионосферный отклик на эталонную магнитную бурю, является новым подходом к решению проблем прогнозирования космической погоды. Статистический анализ и численное моделирование позволит исследовать не только основной эффект бури, но и поведение отклика на предбуревой стадии и на поздней стадии фазы восстановления (эффекты последействия).