Применение принципа локальности для расширения возможностей зондирования атмосферы, ионосферы и поверхности Земли и планет радиозатменным методом

Радиозатменный метод в течение второй половины прошлого и начале нынешнего века широко применяется для исследования атмосфер, ионосфер и, попутно, поверхностей планет и Земли. Метод основан на сферической симметрии исследуемой среды, что в большинстве случаев соответствует реальным условиям в атмосфере и (частично) ионосфере. В 2006 году была установлена закономерность, связывающая производные фазы и доплеровской частоты по времени и рефракционное ослабление прошедших через зондируемое пространство радиоволн [1]. Введенный на основе этой закономерности принцип локальности позволяет расширить области применения радиозатменного мониторинга атмосфер, ионосфер и поверхности Земли и планет [2,3]. Из принципа локальности следует: (I) если положение центра симметрии известно, то может быть определено полное поглощение в ионосфере (атмосфере) вдоль траектории рапространения радиоволн при зондировании на одной частоте; (II) при отсутствии поглощения могут быть оценены высота, наклон и смещение ионосферных и атмосферных слоев от точки на лучевой траектории радиоволн, ближайшей к поверхности планеты (Земли) ; (III) вклады слоистых и нерегулярных структур в сигнале RO могут быть разделены и параметры слоев и турбулентности можно измерить на одной частоте с использованием совместного анализа вариаций амплитуды и фазы; (IY) измерение наклона слоев позволяет определять ориентацию фронтов и другие важные характеристики (внутреннюю частоту, горизонтальную длину, вариации скорости ветра) , внутренних волн. Сделанные выводы подтверждены с помощью массового анализа радиозатменных данных, полученных на трассах навигационные спутники- низкоорбитальные аппараты при мониторинге атмосферы и ионосферы Земли. Анализируется возможность применения принципа локальности при исследовании атмосфер и ионосфер Венеры и Марса, а также некоторых спутников планет-гигантов.
Работа выполнена при частичной поддержке гранта РФФИ № 13-02-00526-а и Программы 22 РАН.
[1] Y. A. Liou and A. G. Pavelyev Simultaneous observations of radio wave phase and intensity variations for locating the plasma layers in the ionosphere Geophysical Research Letters, 2006, Vol. 33, No. 23, L231021-5, doi:10.1029/2006GL027112.
[2] Pavelyev A.G., Kefei Zhang,Yuei-An Liou, A.A. Pavelyev , Chuan-Sheng Wang, J. Wickert ,T. Schmidt, Y. Kuleshov Principle of Locality and Analysis of Radio Occultation Data. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2013, V.51, No.6, Pt.1. DOI:10.1109/TGRS.2012.2225629, 3240-3249.
[3] Павельев А.Г. Принцип локальности и радиозатменное зондирование слоев в атмосферах и ионосферах Земли и планет Доклады академии наук, 2013, том 452, № 3, с. 271–274.