Двадцать третья международная конференция "СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА"
XXIII.I.145
Влияние геомагнитных бурь G4/G5-класса в 25 солнечном цикле на ионосферу и точность позиционирования
Данильчук Е.И. (1,2), Ясюкевич Ю.В. (2,1), Веснин А.М. (2)
(1) Иркутский государственный университет, Иркутск, Россия
(2) Институт солнечно-земной физики СО РАН, Иркутск, Россия
Глобальные навигационные спутниковые системы (ГНСС) предоставляют данные, которые используются для изучения влияния различных факторов космической погоды. Одним из наиболее значимых факторов космической погоды является геомагнитная буря, во время которых происходит усиление и расширение аврорального овала, изменение электронной концентрации в ионосфере, появление ионосферных неоднородностей различного масштаба [1]. Геомагнитные бури оказывают значительное воздействие на ионосферу, что приводит к снижению точности позиционирования ГНСС. Кроме того, точность позиционирования также зависит от интенсивности геомагнитной бури. В то же время очень сильные (класс G4, Kp = 8, Dst < –200 нТл) и экстремальные (класс G5, Kp = 9, Dst < –350 нТл) геомагнитные бури происходят редко [2]. Малая статистика и существенные отличия экстремальных бурь не позволяют строить удовлетворительные прогнозы воздействия таких редких, но опасных воздействий. Поэтому каждая новая экстремальная буря представляет огромный интерес. В данной работе исследуется влияние геомагнитных бурь G4/G5-класса в 25 солнечном цикле на ионосферу и качество высокоточного GPS-позиционирования.
Основными анализируемыми параметрами являлись авроральный овал, гребни экваториальной аномалии и ошибки позиционирования в режиме kinematic PPP. Для исследования состояния ионосферы использовались карты ROTI (Rate Of TEC Index) [3] и глобальные ионосферные карты UQRG [4]. В работе использовались данные Международной сети приемников ГНСС, федерального центра навигационных данных и сети базовых станций CORS. Координаты приемников рассчитывались в режиме точного позиционирования (kinematic PPP) с помощью программного обеспечения с открытым исходным кодом GAMP (GNSS Analysis software for Multi-constellation and multi-frequency Precise positioning) [5].
Геомагнитные бури оказывают влияние не только на положение аврорального овала и интенсивность мелкомасштабных неоднородностей внутри него, но и на положение гребней экваториальной аномалии. Во время главной фазы геомагнитной бури происходит усиление аврорального овала и расширение его границы в сторону экватора. В зависимости от интенсивности геомагнитной бури авроральный овал усиливается до 2 TECU/мин и расширяется до 30° с.ш. в американском секторе и до 45° с.ш. в европейско-азиатском секторе. В то же время гребни экваториальной аномалии усиливаются (до 200 TECU) и в зависимости от интенсивности геомагнитной бури смещаются к полюсам. В частности, во время экстремальной геомагнитной бури 10-11 мая 2024 г. (Kp = 9, Dstmin = –412 нТл) наблюдалось уникальное явление – пересечение границ аврорального овала и области экваториальной аномалии в Северной Америке [6]. Кроме того, геомагнитные бури оказывают существенное влияние на точность позиционирования: значения ошибок позиционирования увеличились в 1,5-5 раз в области аврорального овала. Таким образом, мощные геомагнитные бури существенно влияют на ионосферу и качество высокоточного позиционирования, что создает угрозу для различных приложений, основанных на навигации и связи.
Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда № 23-17-00157, https://rscf.ru/project/23-17-00157/.
Ключевые слова: ГНСС, геомагнитная буря, ионосфера, ошибки позиционирования, PPP
Литература:
- Брюнелли Б.Е., Намгаладзе А.А. Физика ионосферы. Москва : Наука, 1988. 526 c.
- Демьянов В.В., Ясюкевич Ю.В. Космическая погода: факторы риска для глобальных навигационных спутниковых систем // Солнечно-земная физика. 2021. Т. 7, № 2. С. 30–52. DOI: 10.12737/szf-72202104.
- Pi X., Mannucci A.J., Lindqwister U.J., Ho C.M. Monitoring of Global Ionospheric Irregularities Using the Worldwide GPS Network // Geophysical Research Letters. 1997. Vol. 24. P. 2283–2286. DOI: 10.1029/97GL02273.
- Roma-Dollase D., Hernández-Pajares M., Krankowski A. et al. Consistency of Seven Different GNSS Global Ionospheric Mapping Techniques during One Solar Cycle // Journal of Geodesy. 2018. Vol. 92. P. 691–706. DOI: 10.1007/s00190-017-1088-9.
- Zhou F., Dong D., Li W. et al. GAMP: An Open-Source Software of Multi-GNSS Precise Point Positioning Using Undifferenced and Uncombined Observations // GPS Solutions. 2018. Vol. 22. P. 33. DOI: 10.1007/s10291-018-0699-9.
- Danilchuk E., Yasyukevich Y., Vesnin A. et al. Impact of the May 2024 Extreme Geomagnetic Storm on the Ionosphere and GNSS Positioning // Remote Sensing. 2025. Vol. 17. P. 1492. DOI: 10.3390/rs17091492.
Дистанционное зондирование ионосферы