Сравнительный анализ эффектов зимних внезапных стратосферных потеплений в верхней атмосфере средних и высоких широт

Представлены результаты исследования вариаций температуры области мезопаузы и максимума электронной концентрации в периоды действия зимних внезапных стратосферных потеплений (ВСП) в январе 2013 г. и феврале-марте 2016 г. Анализ проведен с использованием экспериментальных данных о вращательной температуре молекулы гидроксила (полоса ОН(6-2) 834.0 нм), получаемой из спектрометрических измерений в Геофизической обсерватории ИСЗФ СО РАН (51.8°N, 103.1°E, Торы) с временным разрешением 10 мин. Вращательная температура молекулы гидроксила, отображает температуру атмосферы на высотах мезопаузы. Данные о максимуме электронной концентрации NmF2 получены по данным вертикального зондирования на иркутском (52.3° N, 104.3° E) и норильском (69.2 N, 88.0 E) ионозондах DPS-4, работающих в режиме мониторинга с 15-минутным разрешением. Для анализа использованы спутниковые данные измерения профилей температуры атмосферы радиометра MLS Aura и данные реанализа MERRA-2. В исследовании использована методика оценки атмосферной и ионосферной изменчивости, изложенной в (Medvedeva and Ratovsky, 2015), которая позволяет анализировать проявление волновой активности в широком диапазоне высот верхней атмосферы. В качестве характеристики атмосферной изменчивости использованы стандартные отклонения температуры мезопаузы в годовом и ночном ходе, с помощью которых можно анализировать проявление активности волновых процессов различного временного масштаба в верхней атмосфере (Перминов и др., 2014, Medvedeva and Ratovsky, 2015). В качестве характеристики ионосферной изменчивости использована изменчивость максимума электронной концентрации F2-области (NmF2). Исследованы значения внутрисуточной и межсуточной атмосферной и ионосферной изменчивости во время действия ВСП, которые были сопоставлены со средними сезонными значениями. Обнаружено, что в периоды анализируемых ВСП наблюдалась интенсификация атмосферной и ионосферной изменчивости. Так во время незначительного (minor) стратосферного потепления в феврале 2016 г. наибольшие эффекты обнаружены в значительном увеличении внутрисуточной атмосферной и ионосферной изменчивости, которая может быть вызвана влиянием приливов и внутренних гравитационных волн. Значения температурной изменчивости, вызванной приливами и ВГВ, увеличились, соответственно, в ~2 раза и в ~5 раз по сравнению со средними сезонными значениями. Максимальные значения внутрисуточных ионосферных возмущений в ~3 раза превышали уровень средней внутрисуточной ионосферной возмущенности для ночного зимнего периода как на средних, так и на высоких широтах. Во время значительного (major) ВСП в январе 2013 г. максимальные значения внутрисуточных ионосферных возмущений превышали уровень средней внутрисуточной ионосферной возмущенности в ~ 3 раза для средних широт и ~ 4 раза для высоких широт, при этом также наблюдались эффекты ВСП в межсуточной ионосферной возмущенности. В области мезопаузы, наибольший эффект ВСП в январе 2013 г. наблюдался в увеличении межсуточной атмосферной изменчивости, которая может быть вызвана интенсификацией активности планетарных волн на этих высотах.

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 20-05-00212. В работе были использованы экспериментальные данные ЦКП «Ангара» (http://ckp-rf.ru/ckp/3056/), полученные в рамках базового финансирования программы ФНИ II.16.