Появляемость дневных мелкомасштабных ПИВ на ионограммах

Как известно, в семействе перемещающихся ионосферных возмущений (ПИВ) самыми малоисследоваными являются мелкомасштабные ММ ПИВ (горизонтальные размеры менее ~100 км), что объясняется сложностью их регистрации. Сложность их обнаружения обусловлена их низкой интенсивностью dN/N, которая, в среднем, не превышает 10%, и это делает невозможным их наблюдение в широко используемых ныне данных ПЭС (Sherstyukov et al., 2017). Если не принимать в расчет НР-радары, работающие на плазменной линии, и спутниковые измерения, то единственными обнаружителями, способными выполнять продолжительные измерения, являются ионозонды (квази)вертикального зондирования. Единственным условием является высокая периодичность зондирования не хуже 1 ионограммы за минуту, т.к. время наблюдения ММ ПИВ на ионограммах от нескольких минут до 10.
Сложность обнаружения возмущений с горизонтальными размерами менее 100 км и отсутствие продолжительных измерений породила также некоторую неразбериху в классификации таких возмущений, которые также как и в (Evans, 1977) мы отнесли к ММ ПИВ. Хотя в зависимости от вкусовых предпочтений авторов можно встретить работы, где неоднородности такого масштаба называются крупномасштабными неоднородностями (Davies, 1980), если автор считал их порождением случайного/турбулентного процесса, или возмущениями промежуточного масштаба (Афраймович, Перевалова, 2006), если автор видел их скорее порождением внутренних гравитационных волн, чем продуктом случайных процессов с теми же пространственными размерами.
На ионограммах ВЗ неоднородности с горизонтальными масштабами менее 100 км проявляются в виде дополнительных следов серповидной или клювовидной формы или в англоязычной терминологии cusp и hook, соответственно. Для простоты их обозначения далее мы будем использовать короткий термин касп. Их, каспов, типичное продвижение вниз по частоте и высоте вдоль основного слоя F от его критической частоты к его началу за временной интервал порядка 5-10 минут вводит в искушение - считать этот период временем существования неоднородности, породившей касп на ионограмме, например, в предположении вертикально спускающейся вниз неоднородности. Однако наблюдательные возможности ионозонда не позволяют исключать горизонтальное движение более долгоживущей неоднородности, что нуждается в дальнейшем исследовании. Тем не менее, несмотря на неопределенность в определении и времени существования, и периодичности появления, мы относим эти ионограммные сигнатуры к возмущениям малого масштаба (а не крупномасштабным неоднородностям), т.к. на ионограммах они видны как дискретное событие, последовательно продвигающееся по ионограмме от зондирования к зондированию, как это происходит с «классическими» более крупномасштабными ПИВ.
Анализ появления вышеописанных каспов или ММ ПИВ базировался на косвенном подходе - анализе изменения хвостовой части следа F слоя (его касповой дуги). Такой подход анализ пока оказался более продуктивным, чем пытаться выделять и разбираться во всех многочисленных формах появления ММ ПИВ на ионограммах (Akchurin et al., 2011). Использование касповой дуги слоя F как прокси-детектора ММ ПИВ оказалось вполне оправданным, т.к. появление каспов/клювов практически всегда сопровождается изменением в форме касповой дуги. Для фиксации таких изменений нами введены специальные параметры, базирующихся на подборе дифференциального поворота хвостовой части следа F слоя, превращающего его касповую дугу при критической частоте в горизонтальную полосу (Akchurin, Smirnov, 2017). Суточные вариации такого параметра, связанного с дифференциальным поворотом, позволили обнаружить суточные вариации в интенсивности ММ ПИВ в осенних наблюдениях. А именно, в суточных вариациях интенсивности ММ ПИВ наблюдаются примерно 2-х часовые периоды повышенной и пониженной интенсивности (или модуляция интенсивности ММ ПИВ). Так за весь осенний период эти 2-х часовые периоды образуют полосы, примерно параллельные положению вечернего терминатора. Интересно, что полоса пониженной интенсивности занимает 2-х часовый временной интервал до вечернего терминатора. Параметры обнаруженной модуляции интенсивности среднеширотных ММ ПИВ геомагнитно-спокойного времени схожи с аналогичными параметрами, регистрируемые ионозондами (Whalen, 1989) и радарами некогерентного рассеяния (Foster, Vo, 2002), (Foster, 2016) при движении главного ионосферного провала в геомагнитно-возмущенные периоды в субавроральных широтах.

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 18-35-00593 и за счет средств субсидии, выделенной в рамках государственной поддержки Казанского (Приволжского) федерального университета в целях повышения его конкурентоспособности среди ведущих мировых научно-образовательных центров.