Сверхкоротирующая особенность появления среднеширотных ПИВ на ионограммах в осенний период

Как известно, в семействе перемещающихся ионосферных возмущений (ПИВ) самыми малоисследоваными являются мелкомасштабные ММ ПИВ (горизонтальные размеры менее ~100 км) с слабые СМ ПИВ горизонтальные размеры менее 100-200 км) в силу сложности 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 возмущений ПЭС (Sherstyukov et al., 2017). Сложность обнаружения возмущений с горизонтальными размерами и отсутствие продолжительных измерений породила также некоторую неразбериху в их классификации. Кто-то (Evans, 1977) относил их к ММ ПИВ, хотя 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. За исключением НР-радаров, работающих на плазменной линии, и спутниковых измерений, 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.

На ионограммах ВЗ неоднородности с горизонтальными масштабами порядка 100 км и менее проявляются в виде дополнительных следов серповидной или клювовидной формы или в англоязычной терминологии cusp и hook, соответственно, С использованием методики выделения слабых СМ и ММ ПИВ на ионограммах, основанной на анализе изменения хвостовой части следа F слоя (его касповой дуги) с использованием дифференциального поворота (Akchurin, Smirnov, 2017), были обработаны ионограммы в осенний период 2018 г. В результате была построена сезонно-суточная картина появляемости СМ и ММ ПИВ, на которой обнаружены примерно 2-х часовые периоды повышенной и пониженной интенсивности (или модуляция интенсивности ММ ПИВ), образующие полосы, примерно параллельные положению вечернего терминатора (Акчурин, Смирнов, 2019).

Для более подробного анализа структуры данного явления был проведен непрерывный вейвлет-анализ вариаций параметров дифференциального поворота, характеризующих появление СМ и ММ ПИВ на ионограммах. В нем использовался вейвлет гаусса первого порядка, поскольку его форма наилучшим образом отражала вариации указанных параметров в момент прохождения ПИВ. Полученные результаты показали наличие упорядоченных (связанных в цепь) структур в межсуточной появляемости СМ и ММ ПИВ на их сезонно-суточной картине, выражающихся в наличии определенных, более вероятных моментов их ежесуточного появления, с фиксированным смещением этих моментов день ото дня в сторону более ранних часов.

Такая особенность показалась довольно необычной и трудно объяснимой. При анализе работ других исследователей, аналогичные особенности в появляемости ПИВ были обнаружены в работе (Hernandez-Pajares et al., 2006, Fig 7), где использовались данные обработки возмущений ПЭС на средних широтах над Америкой, и даже для более низких широт, в работе (Chen et al., 2019, Fig. 3), где также использовались возмущения ПЭС, обнаружены сходные особенности. При этом сам наклон полученных особенностей составлял порядка 4 мин/день, что приблизительно совпадало с полученными нами результатами, а также сохранял постоянство во времени смещения в течении всего года. Таким образом, это позволяет предположить о наличии дополнительного сверхкоротирующего источника слабых СМ и ММ ПИВ, влияющего на картину их появляемости. Кроме этого, было обнаружено, что смещение 4 мин/день демонстрировали более крупные СМ ПИВ со временем проявления на ионограммах 30 и более минут, а для СМ и ММ ПИВ, проявлявшихся на ионограммах в течение менее 30 минут смещение увеличивалось до 8 мин/день. Схожих явлений в плазмосфере и ионосфере нами не было обнаружено и требуется дальнейшее изучение данной проблемы

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..