Анализ флуктуаций полного электронного содержания ионосферы во время геомагнитной бури 7 января 2015 года по GPS/ГЛОНАСС измерениям

Сцинтилляции трансионосферных радиосигналов-хорошо известный индикатор космической погоды. Флуктуации сигналов GPS/ГЛОНАСС обусловлены присутствием в ионосфере различных масштабов неоднородностей. Медленные флуктуации можно связать с изменениями электронной плотности вдоль луча, соединяющего спутник-приемник, то-есть с изменением полного электронного содержания (TEC — Total Electron Content). Сильные ТЕС флуктуации усложняют разрешение неоднозначности фазовых измерений, приводят к перескокам фазы (cycle slips) и срывам приема сигнала, что в конечном итоге увеличивает погрешность позиционирования при использовании GPS/ГЛОНАСС в целях навигации. Во время геомагнитных возмущений интенсивность ТЕС флуктуаций существенно увеличивается (Shagimuratov et al., 2015; Forte and Radicella, 2004). Как показали исследования, погрешности позиционирования могут увеличиваться также во время авроральных возмущений (Smith et al., 2008; Chernouss et al., 2014).
В работе представлен анализ проявления TEC флуктуаций в высокоширотной ионосфере во время умеренной бури (Dst~100 Nt) 7 января 2015 г. Информация о ТЕС флуктуациях получена по регулярным GPS наблюдениям сети IGS. Использовались измерения станций, расположенных на геомагнитных широтах выше 50°N. Характерная особенность данной бури состоит в том, что авроральная активность в Европе пришлась на дневное время. В качестве исходных данных использовались измерения задержек сигналов индивидуальных спутниковых пролетов. В качестве меры флуктуационной активности использовался параметр ROT на 1-минутном интервале (Rate of TEC), интенсивность флуктуаций оценивалась индексом ROTI (Pi et al., 1997).
Авроральная активность оценивалась по данным магнитометров скандинавской сети (IMIAGE Scandinavian network). Сеть включает станции, расположенные на авроральных, субавроральных и средних широтах. Максимальная суббуревая интенсивность приходилась на 12 UT. Интенсивность магнитных бухт спадала к низким широтам и наблюдалась вплоть до широты 55°N. Широтное поведение TEC флуктуаций анализироволась на долготе 20°Е. В спокойных условиях флуктуации наблюдались в районе местной магнитной полуночи, их интенсивность была максимальной в области аврорального овала, днем флуктуации практически не наблюдались. Во время бури интенсивные флуктуации регистрировались в районе 12 UT, когда наблюдались интенсивные магнитные бухты. Самая низкая географическая широта, на которой наблюдались заметные флуктуации, составляла 56-58°N. Во временном поведении TEC флуктуаций и вариаций магнитного поля на разнесённых по широте станциях наблюдалось хорошее соответствие, что свидетельствует о связи TEC флуктуаций с авроральным овалом. На станциях, разнесённых по долготе, проявление флуктуаций приходилось на одно и то же мировое время (UT эффект).
Используя одновременные GPS наблюдения по всем станциям, расположенным на разных долготах и широтах выше 55°N (более 150станций), была сформирована картина пространственного распределения TEC флуктуаций. Картина выглядит в виде овала, который аналогично авроральному овалу был определен как овал неоднородностей. Во время бури интенсивность флуктуаций существенно усилилась, и овал неоднородностей сдвигался к низким широтам(60°N и ниже).
Работа поддержана: грант РФФИ 14-05-98820 р-север-а, Программа № 9 Президиума РАН.