Анализ, оценка и прогноз состояния канала распространения коротких радиоволн в высоких широтах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.01, кандидат технических наук Сергеева, Мария Александровна

• Сергеева, Мария Александровна
• кандидат технических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат технических наук Сергеева, Мария Александровна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Воздействие магнитосферных суббурь на ионосферу и распространение декаметровых радиоволн

1.1. Обзор работ по ионосфере и распространению КВ во время ионосферных возмущений.

1.2. Эффекты в ионосфере во время суббурь и умеренных бурь в октябре

2003 года по данным вертикального зондирования ионосферы.

1.3. Влияние суббурь на распространение декаметровых волн в авроральном овале.

1.4. Основные результаты главы 1.

ГЛАВА 2. Влияние магнитосферных бурь на ионосферу и распространение КВ.

2.1. Совместные исследования по ионосфере и распространению радиоволн.

2.2. Эффекты магнитной бури 20 ноября 2003 года в распространении КВ.

2.3. Анализ условий распространения КВ на трассах во время СЕОАЯ, вЕМ и ШР бурь.

2.4. Основные результаты главы 2.

ГЛАВА 3. Некоторые результаты численного моделирования условий распространения радиоволн.

3.1. Введение.

3.2. Обзор подходов для моделирования.

3.3. Вычисления с помощью программы НЮЮ.

3.4. Основные результаты главы 3.

ГЛАВА 4. Особенности КВ радиосвязи в высоких широтах.

4.1. Воздействие авроральной ионосферы на КВ связь в спокойных и возмущенных условиях.

4.2. Особенности полярных и трансполярных КВ радиотрасс.

4.3. Основные результаты главы 4.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Анализ, оценка и прогноз состояния канала распространения коротких радиоволн в высоких широтах»

В диссертации исследована специфика воздействий высокоширотной ионосферы, главным образом ионосферных возмущений за счет суббурь и мировых магнитных бурь, на условия распространения декаметровых радиоволн в приполярных областях. Анализ проводился на различных радиотрассах (авроральных, субавроральных, трансавроральных), преимущественно оборудованных аппаратурой наклонного зондирования ионосферы. Привлекались также данные магнитометров, риометров, радаров. Условия распространения обоснованы с феноменологической и физической точек зрения. Выявлены общие неизвестные до сих пор закономерности и тенденции в распространении радиоволн во время возмущений, полезные для построения систем передачи, приема и обработки информации в высоких широтах.

Актуальность.

Физика околоземного пространства, особенно с точки зрения космической погоды, в настоящее время является областью значительного внимания ученых-исследователей и относится к числу важных, актуальных направлений в науке. Представления о космической погоде, то есть о динамических, сильно меняющихся условиях в околоземной среде, включают условия на Солнце, в межпланетном пространстве, в системе магнитосфера - ионосфера - атмосфера Земли. Солнечные вспышки, пятна и т.п. вызывают в околоземном пространстве резкие изменения. Неблагоприятные изменения космической погоды влияют на надежность работы как космических аппаратов, так и различных систем типа связи, навигации, энергетических линий и пр. Важнейшей задачей является предсказание и смягчение эффектов космической погоды.

Магнитосферные бури и суббури вызывают геомагнитные возмущения, следствием которых является широкий спектр неоднородностей и процессов в ионосфере Земли. Классическая картина ионосферного возмущения подтверждается многочисленными наблюдениями [50, 58, 63, 84, 87, 95].

Однако, физическая природа многих механизмов еще недостаточно понятна. Ионосферное возмущение продолжает оставаться наиболее сложным явлением в верхней атмосфере [58, 63, 72]. Эффекты бурь/суббурь в ионосфере зависят от большого числа параметров, таких как местное время, широта, сезон, фаза солнечной активности, интенсивность бурь/суббурь и ряда других. В настоящее время для полного понимания эффектов бурь и суббурь в параметрах солнечно-магнитосферно-ионосферного взаимодействия прилагается большое количество усилий с использованием самых современных методов и средств. Это подтверждается содержанием таких проектов как Интербол [18], Space Weather [40, 58] и др. Однако при этом недостаточно внимания уделяется эффектам, возникающим при распространении волн различных диапазонов, хотя известно, что волны УНЧ, СВ, KB диапазонов реагируют на малейшие изменения состояния среды. В настоящее время уже существуют экспериментальные данные [9, 44, 46, 47], которые позволяют ставить задачу, например, о диагностике и дальнейшем прогнозе начала возмущений по данным распространения волн. Здесь проясняющим данную постановку фактором является знание комплекса геофизических условий, предшествующих буре или суббуре. Однако, этот вопрос проработан явно недостаточно, поскольку практически во всех работах, посвященных рассматриваемой проблеме, акцент делается на момент развития активной фазы или, по крайней мере, фазы роста, и определение их начал по различным признакам (поворот Bz к югу, появление геомагнитных пульсаций Pel и Pi2, диполизация магнитного поля и др.). Поэтому существует настоятельная потребность в анализе данных по всем возможным проявлениям солнечно-магнитосферно-ионосферных связей и их воздействию на распространяющиеся радиоволны в периоды возникновения суббурь и бурь.

С прикладной точки зрения актуальность данной работы определяется насущными потребностями обеспечения прогноза состояния информационных каналов и создание эффективных систем передачи и приема информации в условиях высоких широт. В частности, крайнюю степень заинтересованности в бесперебойной коротковолновой (KB) радиосвязи испытывают самолетные линии, пересекающие области высоких широт, которые обеспечивают пассажиров наиболее краткими по времени и расстоянию маршрутами между различными континентами земного шара (Приложение 1.1).

Цель работы состоит в том, чтобы исследовать физические эффекты в каналах распространения декаметровых радиоволн в высоких широтах и оценить их влияние на процессы передачи и приема информации.

Основные задачи:

1. Выявить на основе экспериментальных данных особенности вариаций параметров высокоширотной ионосферы во время возмущенного состояния космической погоды.

2. Исследовать особенности поведения радиоканалов в высоких широтах под действием геомагнитных бурь и суббурь.

3. Исследовать влияние ионосферных структур на состояние радиоканалов в высоких широтах.

4. Исследовать физико-математическую модель канала распространения коротких радиоволн с учетом состояния ионосферы в спокойных и возмущенных условиях.

Методы исследования: В работе использованы результаты экспериментальных исследований, полученные с помощью радаров, риометров, магнитометров, диагностических методов исследования ионосферы, таких как наклонное (НЗИ) и вертикальное (ВЗИ) зондирование ионосферы, а также данные сети Интернет. При выполнении аналитических исследований применялись общие методы системного анализа, методы статистической обработки экспериментальных данных и методы численного моделирования.

Положения, выносимые на защиту.

1. Результаты исследования воздействия магнитосферных бурь и суббурь на распространение декаметровых радиоволн в высоких широтах.

2. Основные закономерности эффекта роста максимально наблюдаемой частоты перед началом активной фазы бури (суббури) и возможности использования этого эффекта для краткосрочного прогнозирования состояния каналов передачи информации.

3. Эффекты влияния высокоширотных ионосферных структур на процессы передачи информации в КВ-диапазоне в спокойных и возмущенных условиях.

4. Результаты численного моделирования условий распространения радиоволн в высоких широтах для описания состояний каналов передачи информации.

Научная новизна

1. Сформулированы признаки в изменениях параметров канала распространения декаметровых волн в высоких широтах, которые можно контролировать по ионограммам НЗИ, для прогнозирования развития суббурь.

2. Обнаружены и объяснены феноменологически общие тенденции вариаций параметров канала передачи информации во время возмущенных состояний: максимальной наблюдаемой (МНЧ) и наинизшей наблюдаемой (ННЧ) частот.

3. Показано, что в канале приема и передачи информации в высоких широтах диапазон частот А = МНЧ-ННЧ расширяется перед бурей в течение нескольких часов, резко сужается во время бури и снова расширяется в течение нескольких часов после ее окончания.

4. Предложены два критерия, которые могут служить прогностическими предвестниками активной фазы бури: рост ионизации в слое ¥2 за несколько часов перед и резкий рост риометрического поглощения в начале развития активной фазы бури.

5. Исследована возможность использования модели канала передачи информации в КВ-диапазоне для периодов магнитных бурь и суббурь в высоких широтах.

Научная и практическая ценность

1. Установлено, что амплитуда пика 5ГоБ2 (разность возмущенных и спокойных значений критической частоты сигнала по слою Р) за несколько часов до начала активной фазы первой суббури лежит в пределах 20 -100% от значений АэР2. Этот пик может быть использован как критерий для осуществления краткосрочного прогноза развития бури/суббури за несколько часов до ее начала и прогноза состояния канала передачи информации.

2. Показано, что на трансавроральной радиотрассе полное время выхода трассы из строя (интервал срыва связи) зависит от местного времени ЬТ. Во время возмущений днем трасса выходит из строя чаще, чем ночью.

3. На основе анализа данных НЗИ разработаны рекомендации для передачи информации по каналу радиосвязи:

- Сравнительно короткий промежуток времени, порядка 2-3 часа, перед бурей/суббурей, когда МНЧ велика и ННЧ низка можно использовать для организации надежной передачи информации.

- Организовать работу канала во время возмущения следует путем правильного выбора рабочих частот из достаточно узкого диапазона Д = МНЧ-ННЧ.

4. На основе анализа большого статистического материала определены особенности передачи информации на реальных КВ-линиях связи в авроральной зоне. Качество декаметровой радиосвязи в авроральной зоне в основном зависит от геофизических факторов воздействия, но не от направления или длины радиотрассы.

5. Несмотря на развитие новых средств телекоммуникаций, современные КВ-системы играют важную роль, в том числе и в высокоширотных областях. По своим основным параметрам они могут конкурировать со спутниковыми связными системами, при этом являясь значительно дешевле последних.

Достоверность и обоснованность полученных результатов и выводов определяется выполнением следующего. Во-первых, выводы всех эмпирических исследований и формулировки установленных закономерностей осуществляются по совокупности репрезентативных данных. Во-вторых, объединение радиофизических и геофизических методов исследования преследовало цель получения максимума информации при изучении того или иного параметра или явления и для достоверной его идентификации. В-третьих, построение модели процесса распространения коротких радиоволн в ионосфере осуществлялось с помощью апробированных источников данных и реальных характеристик ионосферной плазмы. В-четвертых, все выполненные модельные расчеты сопровождались экспериментальной проверкой по своим материалам, а также результатам других авторов, и основаны на устранении возможных противоречий современным физическим представлениям.

Взаимоотношения с соавторами. Главные результаты диссертации, опубликованные в 19 работах, являются оригинальными и получены автором лично. Совместно с научным руководителем была определена общая программа исследований и ее отдельные этапы. Автор принимала активное участие в решении проблемы численного моделирования распространения радиоволн КВ диапазона в ионосфере. Проанализированы имеющиеся в Интернет различные программы для расчета условий распространения декаметровых волн, например Уоасар, РгоЬаЬ-Рго и другие. Автором лично выполнены расчеты по известной методике Д.С. Лукина для КВ диапазона, однако с внесенными ею изменениями в эту методику. Обработка экспериментальных данных, их анализ и обобщение, сопоставление с результатами расчетов производились автором лично.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на Региональной VI конференции по распространению радиоволн (Санкт-Петербург, 2000), Научных сессиях аспирантов и соискателей СПбГУАП (Санкт-Петербург, 2001, 2002, 2005, 2006, 2007), Шестой Нордической конференции по коротким волнам (Фаре, Швеция, 2001), Региональных научных конференциях «Естественные проблемы Арктического региона» (Мурманск, 2001, 2002), Седьмой Санкт-Петербургской Ассамблее молодых 8 ученых и специалистов (Санкт-Петербург, 2002), Международной конференции по проблемам геокосмоса (Санкт-Петербург, 2002), Международной байкальской молодежной научной школе по фундаментальной физике (Иркутск, 2003, 2006), Европейской конференции по антеннам и распространению (Ницца, 2006), VI Харьковской международной конференции молодых ученых «Радиофизика и электроника» (Харьков, 2006).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 19 работ:

- 4 статьи в реферируемых журналах: «Геомагнетизм и аэрономия» РАН - 1, «JASTP» AGU - 1, «Int. J. Geomagn. Аегоп.» - 1 и в сборнике: «Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца» СО РАН - 1; а также 3 статьи в Трудах: Nordic Shortwave Conference - 1, конференции «Естественные проблемы арктического региона» - 1 и конференции «Физические процессы в космосе и околоземной среде» - 1, всего 7 статей;

- доклады на международных конференциях - 5, на других - 7.

Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения, списка литературы из 97 наименований и 8 приложений. Основное содержание диссертации изложено на 156 страницах и содержит 50 рисунков и 4 таблицы.

Заключение диссертации по теме «Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)», Сергеева, Мария Александровна

3.4. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ГЛАВЫ 3

На сегодняшний день существует немало программ, позволяющих в той или иной степени оценить условия РРВ. Они совершенствуются в интерфейсе и работают в различных операционных системах: DOS, СР/М, Windows, MacOS, MacOS/X, Linux, FreeBSD. В данной главе приводится описание лишь некоторых из них. Однако проблема учета особенностей, присущих именно полярным широтам, а также изменений структур ионосферы во время геомагнитных бурь и суббурь до сих пор до конца не решена. Большинство программ берет в расчет только один параметр, учитывающий влияние геофизических факторов (например SSN), менее 20% используют значения Ар или Кр-индексов. Некоторые программы игнорируют режим распространения (односкачковый или иной), положение передатчика, угол возвышения или другие важные характеристики канала передачи. Конечно, все зависит от поставленных целей, и в том или ином случае можно пренебречь некоторыми факторами. В основном программы используются для определения мощности сигнала и надежности трассы, т.е. вероятности срыва связи. И хотя в числе прочих существует возможность определения МПЧ, либо ОРЧ (оптимальной рабочей частоты), эти расчеты являются очень приближенными, что свидетельствует из сравнения расчетов для выбранных дней с экспериментальными данными. В случаях геомагнитноспокойных дней результаты расчета в основном отображают протекающие в среде процессы, но в случае возмущенных периодов сильно отличаются от действительности. Но даже и для спокойных дней есть несоответствия, ибо большинство программ разрабатывалось для среднеширотных станций, а, как уже отмечалось в предыдущих главах, механизмы в ионосфере в средних и в высоких широтах действуют разные.

Преимущество используемой прикладной программы ПЮО заключается в возможности изменять параметры среды распространения по своему усмотрению и видеть, что при этом будет происходить с МПЧ. По результатам проведенных расчетов можно сделать следующие выводы:

1) Наибольший вклад в вариации МПЧ дает изменение критической частоты области Б. Далее по значимости идет изменение высоты. Полутолщина влияет сравнительно мало.

2) Установлены следующие зависимости: при увеличении критической частоты слоя, МПЧ растет, и наоборот - при уменьшении. Обратная зависимость наблюдается между высотой максимума ионизации слоя и МПЧ, а так же между полутолщиной слоя и МПЧ.

ГЛАВА 4. ОСОБЕННОСТИ КВ РАДИОСВЯЗИ В ВЫСОКИХ ШИРОТАХ

4. 1. ВОЗДЕЙСТВИЕ АВРОРАЛЬНОЙ ИОНОСФЕРЫ НА КВ СВЯЗЬ В СПОКОЙНЫХ И ВОЗМУЩЕННЫХ УСЛОВИЯХ

Качество КВ радиосвязи на высоких широтах (ВШ) зависит от состояния ионосферы и условий распространения радиоволн. Здесь часто имеют место поглощение (авроральное и полярной шапки) мощности КВ сигнала, аномальная ионизация области ¥2 ионосферы (Р28) в ночные часы зимой и при равноденствии, значительные отрицательные возмущения в слое Р2 днем в течение всего года, образование спорадических слоев Еэ различного типа, повышенное рассеяние сигналов, отраженных от ионосферы, и искажения сигналов, вызванные резкими и сильными затуханиями [46, 67, 85, 86].

В зимнее время, когда ВШ ионосфера слабо освещена Солнцем, главный провал ионизации (ГПИ) и спорадические образования в большей степени влияют на прохождение радиоволн в авроральной зоне (Ф[, = 60 - 70°). Величина этого воздействия зависит от уровня ионосферного возмущения, обусловленного конкретной геомагнитной активностью. При спокойных магнитных условиях (планетарный индекс Кр = 0 - 1) в вечерние и ночные часы, когда авроральная ионизация и ионизация, вызванная солнечным ультрафиолетовым излучением, малы, ГПИ может вытянуться над всей авроральной зоной. В то же время создаются наиболее сложные условия для прохождения сигнала по КВ линиям связи, расположенным в этой зоне. Полярная стенка провала (ПСП) совпадает с экваториальной стенкой зоны авроральной ионизации, а с севера электронная концентрация резко возрастает в Р- и Е-областях ионосферы. Здесь часто возникают спорадические Еэ-слои различных типов и аномальная ионизация Р-слоя. Следовательно, условия распространения радиоволн будут определяться как самим ГПИ, так и его полярной стенкой.

Задачи настоящего исследования: (1) определение степени влияния ГПИ, спорадических ЕБ-слоев, Р2Б области и аврорального поглощения на качество передаваемой информации через реальные КВ каналы (линии), расположенные внутри авроральной зоны (Фь = 64 - 66°); (2) выявление критериев корректного выбора ОРЧ на этих линиях для повышения качества связи при труднейших условиях трансляции сигнала. Перечисленные задачи в основном рассматриваются на материалах длительных сложных экспериментов. Описание эксперимента дано в Приложении 4.

4.1.2. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ НАБЛЮДЕНИЙ

Эффекты ГПИ. На рис. 4.1 показаны средние положения ПСП в координатах «инвариантная широта - местное время» для двух уровней геомагнитной активности. Кривые 1 и 2 - результаты статистического анализа сигналов, проходящих по радиотрассам, также как и по данным ионозонда для зимних месяцев с минимумом солнечной активности [10]. Кривая 1 соответствует спокойным условиям (ЕК < 15), а кривая 2 - возмущенным условиям (ЕК > 25). Из данного рисунка можно заметить что, ПСП дважды за сутки проходит над точками отражения трасс, расположенных на широте Фь ~ 65°. При спокойных условиях это моменты времени 22:30ЬТ и 07:00ЬТ, для возмущенных - 18:00ЬТ и 07:30ЬТ. Упомянутые моменты представлены на рис. 4.2 и рис. 4.3 черными прямоугольниками. Рис. 4.2 иллюстрирует результаты наблюдений для спокойных условий К < 3, рис. 4.3 - для возмущенных К > 3. Ссылаясь на рис. 4.2а и рис. 4.3а имеем следующее: усредненные по различным дням зимнего периода значения Р2МПЧ и ЕбМПЧ, вычисленные по данным ионозонда и средняя рабочая частота 'Т' из полосы частот трассы, расположенной вдоль аврорального овала, Д = 1420 км. Рис. 4.26 и рис. 4.36 иллюстрируют то же самое, но для трассы, пересекающей авроральный овал, Д = 510 км. Изучение кривых на рис. 4.2а,б и рис. 4.3а,б приводит к следующим заключениям. Зимой, когда ВШ радиотрассы находятся под влиянием ГПИ в течение периодов 17:ООЬТ - 22:00ЬТ и 07:ООЬТ - 09:00ЬТ для К < 3 и соответственно 16:00ЬТ - 18:00ЬТ и 08:00ЬТ - 10:00ЬТ для К >3, прохождение сигналов по трассе заметно ухудшается. Максимально применимые частоты не превышают значений 2-3 МГц. Мощность сигнала в точке приема, в основном благодаря эффектам рассеяния, очень мала. Таким образом передача данных по коротковолновым каналам связи не надежна при таких условиях. С усилением геомагнитной активности моменты прохождения ПСП над двумя авроральными трассами смещаются к ранним вечерним часам и поздним утренним. Таким образом, спорадические ионизации в Е и F-областях, связанные с ПСП, в течение спокойного периода существуют ночью с 22:00LT до 07:00LT, а в течение возмущенного периода - с 17:00LT до 09:00LT. Следует отметить, что рис. 4.2а, 4.26 и рис. 4.3а, 4.36 имеют качественно одинаковый характер. Под этим подразумевается, что воздействие геофизических факторов на радиосигналы, пересекающие авроральный овал более существенно, чем влияние ориентации трассы и ее длины. На рис. 4.2в и рис. 4.3в представлены суточные колебания средней вероятности прохождения сигналов на двух рассматриваемых трассах одновременно при спокойных и возмущенных условиях соответственно. Построение графов было выполнено по данным круглосуточной работы линий связи в течение 5 лет в зимние периоды. По условию вероятность прохождения сигнала в рассматриваемый момент равна P(t) = 1, когда на входе приемника отношение сигнал/шум не меньше, чем единица на двух радиолиниях одновременно; P(t) = 0,5, когда отношение сигнал/шум больше или равно единице только на одной из двух трасс; P(t) = 0, когда отношение сигнал/шум меньше единицы для двух трасс одновременно. Данные рис. 4.2в подтверждают, что воздействие провала на радиосвязь более значимо зимой в течение спокойных геомагнитных периодов с 17:00LT до 22:00LT и с 07:00LT до 09:00LT. При прохождении ПСП над точками отражения радиотрасс и вечером и утром увеличивается вероятность прохождения сигналов за счет увеличения ПСП ионизации. ПСП меняет структуру отраженных волн, вызывая резкий рост среднего уровня сигнала в точке приема до нескольких раз [42]. При возмущенных условиях (рис. 4.3в) ГПИ и ПСП воздействуют на радиосвязь в меньшей степени, т.к. здесь существуют превалирующие эффекты поглощения и спорадических образований. Отметим, что зимний период в полярной зоне включает ноябрь, декабрь, январь и февраль.

- Поглощение радиоволн. Представленное здесь авроральное поглощение (АА),

12 И

Рис. 4.1. Выявленные экспериментально положения ПСП для зимних месяцев минимальной солнечной активности: 1- спокойные; 2 - возмущенные условия.

12 В

4 Ч

0-0-0 </■ ■• у 1

Ч-0-/

ЕБМПЧ Р2МПЧ„ а) Ч /

О I

О <0

Т 4 2 -0,90-1

0,85

XI Iо о 0,80и гс о. 0,3 ф

СО 02 0.1

И-1-1-1-1-1-1-1-1-1-г

4 8 12 16 20 24 о-о-о»

V J б) т-г о

-1 I I I ,I ,I I I I I I—

4 8 1 2 1 6 20 24 \ ^ В)

V.-" | ПСП I ПСП

-1-1-1-г— 8

1 1 I 1 I 1 I

12 16 20 24 \ Л V / ' /

О 4 В 12 16 20 24

Время, 1Т

Рис. 4.2. Усредненные при спокойных условиях дневные вариации следующих параметров: а) Б2МПЧ и ЕбМПЧ - максимально применимые частоты по слою ¥2 и Еб соответственно, Г - рабочая частота на радиотрассе длиной Д =1420 км, расположенной вдоль аврорального овала; б) то же самое для радио трассы длиной Д = 510 км, расположенной вдоль овала; в) вероятность (надежность) КВ связи на трассах, (ПСП - полярная стенка провала); г) вероятность аврорального поглощения.

24 -16 Г

I—

2 8 (О к о

§ 114 Ц"

ЕэМПЧ ■ а)

О-О-ю,

Ь-О-О'"

V/

1—'—I—1—I—1—1—1— 8 12 16 20 24

Ч О' V

Я2МПЧ ^о-о б)

1 1-1-1-1-1-1-1-1-г

8 12 16 20 24

0.Н 0,6

9 0,5-о 0 1 0,9 н а 0) аз о,б о.з Н ^ т-1-1-г о 4

1ПСП

I I | I | I | I | г 8 12 16 20 24

-|-.-1-.-1-.-1-.-18 12 16 20 24

0 4

Время, И

Рис. 4.3. То же что и на рис. 4.2, но для возмущенных условий.

0.6 о О

0,4 о; о о. ш СО

0.2

0,0

Р(АА)

Р(Е5Г)

Р(Е50 п-'-1-'-1-1

4 6 В

К-индекс

Рис. 4.4. Вероятность появления аврорального поглощения Р(АА), спорадических слоев "г" типа Р(Езг) и слоев "Г и "ц" типов Р(Ез£) в зависимости от К-индекса. вызвано инжекцией электронов ( Е ~ 10 - 40 эВ) из плазменного слоя. Рис. 4.2г и рис. 4.3г демонстрируют вероятности появления АА по данным риометра (f = 32 МГц) для зимних месяцев в годы минимальной солнечной активности при спокойных и возмущенных условиях. Вероятность появления АА определялась, как отношение числа событий АА со значениями, превышающими 0,5 дБ, к общему числу наблюдений. Сравнение кривых "в" и "г" на рис. 4.2 и рис. 4.3 показывает, что авроральное поглощение существенно воздействует на качество передачи информации. Рост поглощения ведет к снижению надежности КВ связи. Наиболее явным этот эффект является в течение возмущенных периодов: кривые "в" и "г" на рис. 4.3 являются фактически анти-коррелативными.

Роль F2S образований. Аномальная или спорадическая ионизация в F-области ионосферы (F2S) наблюдается зимой в вечерние часы как "толстый" слой с геометрическими параметрами похожими на регулярный Р2-слой, но с критическими частотами, превышающими те, что при нормальном Р2-слое [7]. Экваториальная стенка этой ионизации ночью совпадает с ПСП и зависит от геомагнитной активности. Согласно нашему эксперименту на инвариантной широте Фь = 65°, на которой расположены точки отражения трасс, спорадическая ионизация F2S появляется только в течение возмущенных периодов, в то время как в течение спокойных периодов она расположена севернее. Это можно увидеть, сравнивая рис. 4.2а и рис. 4.3а с рис. 4.26 и рис. 4.36 соответственно. А именно, в ночное время с 19:00LT до 06:00LT значения F2MIT4 (панель "б") на трассах превышают значения Р2МПЧ (панель "а") на 12 МГц. Следовательно, временной интервал At, при средней рабочей частоте f < F2MIT4, будет At = 0 для рис. 4.2а и At = 4 часа для рис. 4.26, так же как At = 8 часов для рис. 4.3а и At = 12 часов для рис. 4.36. Таким образом, спорадическая ионизация F2S при возмущенных условиях должна вносить свой вклад в рост надежности КВ связи, однако, в то же самое время важную роль играет поглощение радиоволн, которое скрадывает вклад F2S ионизации.

Эффекты спорадических Es-слоев. Рис. 4.2а,б и рис. 4.3а,б иллюстрируют вариации ЕбМПЧ (пунктиром), которые являются максимальными частотами, отраженными от спорадических слоев Еб для трасс, расположенных вдоль и поперек авроральной зоны. Можно увидеть, что рост геомагнитной активности вызывает увеличение общего времени появления спорадических Ез и возрастание значений ЕбМПЧ. Поэтому на авроральных линиях важно использовать спорадические Ез-слои для отражения радиоволн с целью повышения надежности КВ связи. Однако не все Еб-слои могут быть успешно использованы для целей радиосвязи. Согласно рис. 4.4 на широте « 65° во время ночных часов зимой, рост геомагнитной активности, оценивающейся К-индексом от 0 до 4, вызывает повышение вероятности появления спорадических слоев Езг с групповой задержкой (г-тип). Также увеличиваются (хотя и медленно) вероятность возникновения плоских ЕБ^слоев (Г и ц типы) и вероятность поглощения. При К > 4-5 обе вероятности Р(Езг) и Р(ЕбО уменьшаются, тогда как вероятность поглощения Р(АА) быстро нарастает (рис. 4.4). Последовательное использование спорадических слоев в авроральной зоне для КВ связи возможно только для низкой или умеренной геомагнитной активности. Во время этих периодов вероятность возникновения слоев Езг наибольшая по сравнению с Еб других типов и достигает в ночные часы зимой значений Р(Ебг) > 0,6. Следовательно, спорадический слой Ебг будет играть ключевую роль для КВ радиосвязи.

4.1.3. ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ РАБОЧИХ ЧАСТОТ

Определенные трудности при распространении радиоволн в высоких широтах, разнообразие требований, изменение спектра радиочастот исключают возможность выбора одного единственного критерия для определения оптимальных рабочих частот декаметрового диапазона. Специфические трудности в выборе частоты возникают на авроральных радиотрассах, где в основном неоднородные явления определяют режим ионосферы, и где так же часто наблюдается повышенное поглощение радиоволн. Принимая во внимание вышесказанное (рис. 4.2 и рис. 4.3), некоторые причины, касающиеся выбора рабочих частот радиотрасс, можно рассматривать относительно морфологических особенностей аврорального овала.

- Когда авроральные радиотрассы расположены внутри области ГПИ: 17:00ЬТ-22:00ЬТ, 07:00ЬТ - 09:00ЬТ для К < 3; 16:00ЬТ- 18:00ЬТ, 08:00ЬТ-10:00ЬТ для К > 3 складываются наихудшие условия для осуществления КВ радиосвязи. Во время этих периодов рабочие частоты необходимо понижать, текущие значения частот Р2МПЧ должны быть в пределах 2-3 МГц.

- Когда точки отражения радиотрасс попадают в область ПСП с повышенным уровнем ионизации: 22:30ЬТ, 07:00ЬТ для К< 3; 18:00ЬТ, 07:30ЬТ для К > 3, рабочие частоты следует повысить от 2-3 МГц до 6-9 МГц.

Надежность КВ связи растет по мере того, как сигналы в приемном центре становятся стабильными и обладают большей мощностью.

- Когда радиотрассы расположены севернее ПСП, спорадическая ионизация Е- и Б-слоев влияет на проходящие сигналы с 22:00ЬТ до 07:00ЬТ для К < 3 и с 17:00ЬТ до 09:00ЬТ для К > 3. Для повышения надежности КВ связи на авроральных трассах длиной до 2000 км в вечерние и ночные часы зимнего периода можно использовать свойство спорадических слоев Еб отражать радиоволны. Во время умеренной геомагнитной активности (К = 2-4) существует рост значений ЕбМПЧ и повышение вероятности возникновения Еэ-слоев: Р(Еб) = 0,7 - 0,9, где Р(Еб) = Р(Ебг) + Р(Еб{) на рис. 4.4. При таких условиях диапазон рабочих частот необходимо сместить в КВ полосу: Г = 12-20 МГц для трассы вдоль аврорального овала и Г = 7-12 МГц для трассы вдоль овала. Выбор более высоких рабочих частот выгоден также и с точки зрения поглощения: чем выше частота, тем меньше поглощение радиоволн.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ДИССЕРТАЦИИ

Как итог рассмотренных в работе исследований сформулируем полученные результаты.

1. При рассмотрении магнитной бури как совокупности суббурь, показано, что каждая суббуря вносит следующий эффект в ионосфере (так называемый «главный эффект»): в значениях параметра канала передачи информации 51ЪР2 (разность возмущенных и спокойных значений критической частоты сигнала по слою Р2) перед началом суббури существует положительный пик, затем отрицательный минимум. Образуется сумма воздействий за период возмущения.

Амплитуда пика 8АэР2 за несколько часов до начала активной фазы первой суббури лежит в пределах 20 -100% от значений АэР2. Этот пик может служить критерием для осуществления краткосрочного прогноза развития бури/суббури за несколько часов до ее начала и прогноза состояния каналов передачи информации.

Вариации параметра 51ипР2 (разность возмущенных и спокойных значений высоты максимума ионизации слоя Р2) находятся в противофазе с вариациями 8&>Р2. Амплитуда 51ипР2 лежит в пределах 15-25% от значений ЬтР2.

Поскольку, как обнаружено, область специфических вариаций 51ЪР2 и 51ш1р2 достаточно велика, около 90° вдоль широты, то указанные вариации должны существенным образом влиять на условия распространения радиоволн в этой области во время возмущений. Изменятся траектории радиоволн и механизмы распространения по сравнению со спокойными условиями. Это важно для прикладных задач построения систем приема, передачи информации по каналам радиосвязи.

2. Установлены закономерности распространения коротких волн в авроральной зоне. Происходит сужение диапазона рабочих частот А = МНЧ - ННЧ за период суббурь (порядка 30% от невозмущенного уровня). Чем меньше значение МНЧ или более узок диапазон рабочих частот, тем выше вероятность сбоев в системах передачи и обработки информации.

Для прогнозирования развития суббурь сформулированы признаки в изменениях параметров коротковолнового канала передачи информации, которые можно контролировать по ионограммам НЗИ: резкий спад уровня многолучевости за несколько часов до начала развития суббури, изменение механизма распространения на подготовительной фазе суббури, рост значений Р2МНЧ (максимально наблюдаемой частоты по слою VI) за 6-8 часов до начала развития суббури с последующим спадом, уменьшение значений ННЧ (наинизшей наблюдаемой частоты на трассе) за 2-3 часа до начала развития суббури.

3. Поведение характеристик НЗИ на субавроральной трассе во время возмущения определяется главным образом геофизическими факторами: вариациями ионосферы, приводящими к изменению механизмов распространения сигналов на трассе, и уровнем поглощения в нижней ионосфере. Характер вариаций параметров канала передачи информации на трассах высоких и средних широт имеет как сходные черты (например, при отражении сигналов на трассах от Р2-слоя), так и отличия (для сигналов, отраженных на уровне Е-слоя).

4. Во время бурь обнаружен общий характер следующих явлений.

- Диапазон частот Д = МНЧ-ННЧ расширяется перед бурей в течение нескольких часов, резко сужается во время бури и снова расширяется в течение нескольких часов после ее окончания.

- Вариации МНЧ при отражении сигналов от Р2 слоя представляют наложение главных эффектов отдельных суббурь, из которых состоит буря.

- Два основных явления - рост ионизации в слое Р2 за время несколько часов перед началом и резкий рост риометрического поглощения в начале развития активной фазы бури могут служить прогностическими предвестниками активной фазы бури.

- На трансавроральной радиотрассе полное время выхода трассы из строя (интервал срыва связи) зависит от местного времени ЬТ. Во время возмущений днем трасса выходит из строя чаще, чем ночью.

5. На основе анализа большого статистического материала определены особенности прохождения радиосигналов на реальных КВ-линиях связи в авроральной зоне. В спокойные условия, надежность связи низка из-за влияния главного ионосферного провала. Для слабой и умеренной геомагнитной активности надежность высока. Для умеренной геомагнитной активности спорадическая ионизация в Е области, особенно слои Ебг, в вечерние и ночные часы зимы дает возможность увеличить надежность передачи данных за счет выбора более высоких частот на трассах порядка f = 12-20 МГц. Для сильной активности (бури, суббури) надежность становится низкой из-за аврорального поглощения.

Качество передачи информации по декаметровым радиоканалам в авроральной зоне в основном зависит от геофизических факторов воздействия, но не от направления или длины радиотрассы.

6. Результаты моделирования канала распространения радиоволн во время магнитных бурь и суббурь показали, что наибольший вклад в вариации МПЧ (максимально применимой частоты) дает изменение критической частоты области Р. Далее по значимости идет изменение высоты. Полутолщина влияет сравнительно мало. МПЧ растет при увеличении критической частоты слоя ионосферы. Между высотой максимума ионизации слоя, а также между полутолщиной слоя и МПЧ наблюдается обратная зависимость.

7. Несмотря на развитие новых средств телекоммуникаций, современные КВ-системы играют важную роль, в том числе и в высокоширотных областях. По своим основным параметрам они могут конкурировать со спутниковыми связными системами, при этом являясь значительно дешевле последних.

Результаты анализа рассмотренных экспериментов могут быть полезны в вопросах космической погоды, организации работы систем передачи, приема и обработки информации в высоких широтах, а также прогнозирования состояния ионосферных радиоканалов во время магнитосферных возмущений.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Сергеева, Мария Александровна, 2007 год

1. Афраймович ЭЛ., Интерференционные методы зондирования ионосферы. -М.: Наука, 1982, 197 с.

2. Беспрозванная A.C., Жеребцов Г.А., Пирог О.М., Щука Т. И. Динамика электронной плотности в авроральной зоне во время магнитосферной суббури 22 декабря, 1982года // Геомагнетизм и аэрономия, т. 28, №1, 1988, с. 66-70.

3. Беспрозванная A.C., Пирог О.М., Щука Т.И. Динамика нижней ионосферы во время магнитосферных суббурь // Геофиз. исслед. в высоких широтах. Под ред. Беспрозванной A.C. и Щуки Т.И. Ленинград: Гидрометеоиздат, Т. 425, 1991, с. 46-51.

4. Благовещенская Н.Ф. Геофизические эффекты активных воздействий в околоземном космическом пространстве, С.Петербург: Гидрометеоиздат, 2001, 287 с.

5. Благовещенский Д.В. Распространение декаметровых радиоволн в высоких широтах. М: Наука, 1981,180 с.

6. Благовещенский Д.В., Благовещенская Н.Ф. Волновые возмущения в высокоширотной ионосфере во время суббури // Геомагнетизм и аэрономия, Т.34, №3, 1994, с.87-98.

7. Благовещенский Д.В., Борисова Т. Д., Егорова Л.В. Пред- и послебуревые ситуации в ионосфере и распространение декаметровых радиоволн // Геомагнетизм и аэрономия, Т. 36, №4,1996, с. 125-134.

8. Благовещенский Д.В., Жеребцов Г.А. Высокоширотные геофизические явления и прогнозирование коротковолновых радиоканалов. М.: Наука, 1987, 272 с.

9. Благовещенский Д. В., Сергеева М. А., Выставной В. М. Эффекты суббурь в распространении КВ в авроральном овале // Геомагнетизм и аэрономия, т. 46, №2, 2006, с. 175-181.

10. Благовещенский Д.В., Сергеева М.А., Синянский П.А. Эффекты суббури на высокоширотных КВ радиотрассах наклонного зондирования ионосферы // Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца, Вып. 112, изд. СО РАН, 2001, с 182-192.

11. Галеев A.A., Гальперин Ю.И., Зеленый J1.M. Проект "Интербол" по исследованиям в области солнечно-земной физики. Космические исследования, Т.34, Вып. 4, 1996, с. 339-362.

12. Григоренко Е.И., Лазаренко C.B., Таран В.И., Черногор Л.Ф. Волновые возмущения в ионосфере, сопровождавшие вспышку на Солнце и сильнейшую бурю 25 сентября 1998г. // Геомагнетизм и аэрономия, Т.43, №6, 2003, с.770-787.

13. Григорьев Г.И. Акустико-гравитационные волны в атмосфере Земли (обзор) // Известия. Вузов, Радиофизика, Т.42, №1, 1999, с.3-10.

14. Гульельми A.B., Золотухина H.A., Кангас Й., Культима Й., Потапов A.C. Нарастание волновой активности Рс1 перед внезапными магнитными импульсами // Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. М.: Наука. Вып. 112, 2001, с. 115-123.

15. Данилов А. Д., Морозова Л. Д. Термосферно-ионосферное взаимодействие во время ионосферных бурь (обзор) // Геомагнетизм и аэрономия, Т. 31, №2. 1991, с. 209-222.

16. Данилов А.Д., Морозова Л.Д., Мирмович Е.Г. О возможной природе положительной фазы ионосферных бурь // Геомагнетизм и аэрономия, Т. 25, №5,1985, с. 768-772.

17. Золотухина H.A. О геофизических предвестниках SSC // Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. М.: Наука, Вып. 66, 1993, с. 51-54.

18. Козырева О.В., Клейменова Н.Г., Шотт Ж. Геомагнитные пульсации начальной фазы магнитной бури // Геомагнетизм и аэрономия,Т.44, №1, 2004, с.37-46.

19. Лукин Д.С., Спиридонов Ю.Г. Применение метода характеристик для решения на ЭВМ задач распространения электромагнитных волн в неоднородных анизотропных средах // В сб. Лучевое приближение и вопросы распространения радиоволн. М., Наука, 1971, с. 265-279.

20. Митра А. Воздействие солнечных вспышек на ионосферу Земли. М.: Мир, 1977,370 с.

21. Нагорский П.М., Цыбиков Б.Б., Казакова H.A. Синтез отклика сигнала КВ-зондирования при воздействии на ионосферный канал связи акустических ударных волн // Электронный журнал "Исследовано в России", 19, 2002, с. 202211.

22. Намазов С.А., Новиков В.Д., Хмельницкий И.А. Доплеровское смещение частоты при ионосферном распространении декаметровых радиоволн // Известия вузов, Радиофизика, Т. 18, 1975, с. 473-501.

23. Пудовкин М. И., О. М. Распопов, Н. Г. Клейменова Возмущения электромагнитного поля земли. Ч. 2. Короткопериодические колебания геомагнитного поля. Изд-во ЛГУ, Ленинград, 1976, 270 с.

24. Разуваев О.И. Спорадическая ионизация в высокоширотных геофизических исследованиях // Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. М.: Наука, Вып. 93, 1991, с. 3-16.

25. Распопов О.М. О возможном механизме возбуждения пульсаций геомагнитного поля типа Pi2 // Геомагнетизм и аэрономия, Т.8, 1968, с. 326329.

26. Сергеева М.А., Влияние авроральной ионосферы на коротковолновую радиосвязь // Научная сессия ГУАП (Сборник докладов), Ч. I. Технические науки, ГУАП, Спб, 2006, с.180-182.

27. Сергеева М.А., Влияние погоды в космосе на распространение радиоволн // Пятая научная сессия аспирантов и соискателей ГУАП (Сборник докладов), Ч. I. Технические науки, СПб, 2002, с. 145-147.

28. Сергеева М.А. Проявления суббурь и особенности прохождения коротких радиоволн в авроральном овале // Восьмая научная сессия аспирантов и соискателей ГУАП (Сборник докладов), Ч. I. Технические науки, ГУАП, Спб, 2005, с. 230-232.

29. Сергеева М.А. Эффекты космической погоды в распространении ионосферных радиоволн // Аннотации работ по грантам Санкт-Петербургского конкурса 2002г. для студентов, аспирантов и молодых специалистов, Седьмая

30. Санкт-Петербургская Ассамблея молодых ученых и специалистов, Изд-во С,-Петерб. ун-та, 2002, с.75-76.

31. Aarons J., Rodger A. S. The effects of electric field and ring current energy increases on F layer irregularities at auroral and subauroral latitudes // Radio Science, V.26. 1991, pp. 1115-1129.

32. Baker D.N. Solar wind magnetosphere drivers of space weather. Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics, V.58, No 11, 1996, pp. 1509-1526.

33. Blagoveshchensky, D.V., Borisova T.D. Main ionization trough parameters for ionosphere modeling by HF radio network observations // Advances in Space Research, 16, Nol, 1995, pp. (1)65 (1)68.

34. Blagoveshchensky D.V., Borisova T. D. Model-empirical study of the HF propagation during magnetospheric substorm. Newport Beach, California. IEEE Antennas and Propagation Society Internat. Symposium, 1995, Digest. 1, pp. 21502153.

35. Blagoveshchensky D. V., Borisova T. D. Substorm effects of ionosphere and HF propagation. Radio Science, V. 35, No5,2000, pp. 1165-1171.

36. Blagoveshchensky, D.V., Egorova L.V., Lukashkin V.M. High-latitude ionospheric phenomena diagnostics by HF radio wave propagation observations. Radio Science, 27, No2, 1992, pp. 267-274.

37. Blagoveshchensky D.V., Maltseva O.A., Rodger A.S. Ionosphere dynamics over Europe and western Asia during magnetospheric substorms 1998-99 // Annales Geophysicae, V. 21, 2003, pp. 1141-1151.

38. Blagoveshchensky D.V., Maltseva O.A., Rodger A.S. Spatial and temporal variations of the ionospheric parameters during substorm time // 5th International Conference on Substorms (Book of abstracts), St.-Petersburg, 2000, pp. 225- 231.

39. Blagoveshchensky D.V., Nozdrachev S. V., Sergeeva M. A., Sinyansky P. A. Magnetic storm effects on a HF transauroral radio path // International Journal of Geomagnetism and Aeronomy, V. 5, 2005, pp. ???

40. Blagoveshchensky D.V., Pirog O.M., Polekh N.M., Chistyakova L.V. Mid-latitude effects of the May 15, 1997 magnetic storm // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, V. 65. 2003, pp. 203 210.

41. Blagoveshchensky D.V., Sergeeva M.A. Impact of the CEDAR, GEM and ISTP geomagnetic storms on radio propagation // International Conference "Problems of Geocosmos" (Book of abstracts), St.Petersburg, 2002, pp. 83-84.

42. Blagoveshchensky D.V., Sergeeva M.A., Sinyansky P. A. Substorm effects on high-latitude HF paths of the oblique ionospheric sounding // Nordic Shortwave Conference (Conference Proceedings), Sweden, 2001, pp. 1.4.1-1.4.11.

43. Blagoveshchensky D.V., Vystavnoi V. M., Sergeeva M. A. HF radio propagation through the auroral oval during substorms // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, V. 67, 2005, pp. 1618 1625.

44. Borisova T.D., Blagoveshchenskaya N. F., Moskvin I.V., Rietveld M.T., Kosch

45. M.J., Thide B. Doppler shift simulation of scattered HF signals during the Tromso HF pumping experiment on 16 February, 1996 // Annales Geophysicae, V. 20, 2002, pp. 1479-1486.

46. Borovsky J.E., Wemzek R.J., Belian R.D. The occurrence rate of magnetospheric substorms // Journal of Geophysical Research, V. 98, 1993, pp. 3807-3813.

47. Brandshaw E.G., Lester M. SABRE observations of Pi2 pulsations: case studies // Annales Geophysicae, V. 15,1997, pp.40-53.

48. Buonsanto M.J. Ionospheric storms a review // Space Science Reviews, V.88, 1999, pp. 563-601.

49. Chao-Song Huang, J. C. Foster, Prompt effects of solar wind variations on the inner magnetosphere and midlatitude ionosphere, Space Weather Week, April 16-19, Boulder, Colorado, Abstracts, 2002, pp.17.

50. Danilov A.D., Lastovicka J. Effects of geomagnetic storms on the ionosphere and atmosphere // International Journal of Geomagnetism and Aeronomy, V.2, No.3, 2001.

51. Fairfield D. H. Advances in magnetospheric storm and substorm research: 19891991 // Journal of Geophysical Research, V. 97, No A7. 1992, pp. 10865-10874.

52. Gauld J.K., Yeoman T.K., Davies J.A., Milan S.E., Honary F. SuperDARN radar HF propagation and absorption response to the substorm expansion phase // Annales Geophysicae, V. 20,2002, pp. 1631-1645.

53. Gonzalez W.D., Joselyn J.A., Kamide Y., Kroehl H.W., Rostoker G., Tsurutani B.T., Vasyliunas V.M. What is a geomagnetic storm? // Journal of Geophysical Research, V.99, No A4, 1994, pp. 5771-5792.'

54. Goddard Space Flight Center, Space Physics Data Facility /http://nssdc.gsfc.nasa.gov/omniweb.

55. Space Physics Interactive Data Resource / http://spidr.ngdc.noaa.gov.

56. Hunsucker R.D. Atmospheric gravity waves generated in the high-latitude ionosphere: a review // Reviews of Geophysics and Space Physics, V.20, 1982, pp.293-315.

57. Hunsucker R.D. Auroral and polar-cap ionospheric effects on radio propagation // IEEE Transactions on Antennas and Propagation, V. 40. 1992, pp. 818-828.

58. Hunsucker R.D., R.B. Rose, Adler R. W., Lott G.K. Auroral-E mode oblique HF propagation and its dependence on auroral oval position // IEEE Transactions on Antennas and Propagation, V. 44, 1996, pp.383-388.

59. Kangas J., Kultima J., Guglielmi A. V., Potapov A.C., Hayashi K. Impact of interplanetary shok on the ULF wave activity: a case study of the storm sudden commencement on September 22, 1999 // Earth Planet Space, V. 53, 2001, pp. 11771182.

60. LaBelle J. High-latitude propagation studies using a meridional chain of LF/MF/HF receivers // Annales Geophysicae, V. 22, No5, 1984, pp. 1705-1718.

61. Lastovicka J. Monitoring and forecasting of ionospheric space weather effects of geomagnetic storms // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, V. 64, 2002, pp. 697 - 705.

62. Lyons L. R. Substorms: Fundamental observational features, distinction from other disturbances and external triggering // Journal of Geophysical Research, V. 101, No. A6, 1996, pp. 13011-13025.

63. Ma S. Y., Cai H. T., Liu H. X. et al. Positive storm effects in the dayside polar ionospheric F-region observed by EISCAT and ESR during the magnetic storm of 15 May 1997 // Annales Geophysicae, V.20. 2002, pp. 1377-1384.

64. Milan S.E., Jones T.B., Warrington E.M., Enhanced MUF propagation of HF radio waves in the auroral zone // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, V. 59, 1997, pp. 237-249.

65. Milan S.E., Jones T.B., Lester M., Warrington E. M., Reeves G.D. Substormcorrelated absorption on a 3200 km trans-auroral HF propagation path // Annates Geophysicae, V.14. 1996, pp. 182-190.

66. Olson J.V. Pi2 pulsations and substorm onset: a review // Journal of Geophysical Research, V. 104,1999, pp. 17499-17520.

67. Ondoh T., Obu K. Prediction of HF communications disturbances by pre-SC HF field increase on polar paths crossing the auroral zone // Solar-Terrestrial Prediction Proceedings. V. 4,1980, pp.D2-21 D2-30.

68. Park C. G. A morphological study of substorm-associated disturbances in the ionosphere // Journal of Geophysical Research, V. 79, No 19, 1974, pp. 2821-2827.

69. Pirog O.M., V.D. Urbanovich, Zherebtsov G.A. Effects of substorms in the night auroral E-region. Proceedings of the International Conference on Substorms-5, St. Petersburg, 2000, pp. 545-547.

70. Pirog O.M., Vakulin Yu.I., Nemtsova E.I., Urbanovich V.D. The Es layer during geomagnetic substorms // Acta Geodact., Geophys. et Montanist Acact. Sci. Hung., V. 22,1987, pp. 191-198.

71. Prolss G.W. On explaining the local time variation of ionospheric storm effects // Annales Geophysicae, V.ll, 1993, pp.1-9.

72. Prolss G.W., Brace L.H., Mayer H.G. et al. Ionospheric storm effects at subauroral latitudes: a case study // Journal of Geophysical Research, V. 96, No2, 1991, pp. 1275-1288.

73. Rodger A.S., Brace L.H., Hoegy W.R., Winningham J.D. The poleward edge of the mid-latitude trough its formation, orientation and dynamics // Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics, V. 48, No8,1986, pp. 715-728.

74. Rodger A.S., Wrenn G.L., Rishbeth H. Geomagnetic storms in the Antarctic F-region.2. Physical interpretation // Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics, V. 51, 1989, pp. 851-866.

75. Rostoker G., Akasofu S.-I., Foster J., Greenwald R.A., Kamide Y, Kawasaki K., Lui A.T.Y., McPherron R.L., Russel C.T. Magnetospheric substorms definition and signatures // Journal of Geophysical Research, V. 85, No. A4, 1980, pp. 1663-1668.

76. Stocker A.J., Arnold N.F., Jones T.B. The synthesis of travelling ionospheric disturbance (TID) signatures in HF radar observations using ray tracing // Annales Geophysicae, V. 18 (1), 2000, pp. 56-64.

77. Tinsley B.A. Energetic neutral atom precipitation as a possible source of midlatitude F region winds // Geophysical Research Letters, V.6, 1979, pp. 291 293.

78. Tsurutani B.T., Kamide Y., Arballo J.K., Gonzalez W.D., Lepping R.K. Interplanetary causes of great and superintense magnetic storms // Physics and Chemistry of the Earth (C), V.24, No. 1-3, 1999, pp. 101-105.

79. Wagner L.S., Goldstein J.A., Rupar M.A., Kennedy E.J. Delay, Doppler, and amplitude characteristics of HF signals received over a 1300-km transauroral sky wave channel // Radio Science, V. 30, No. 3, 1995, pp. 659-676.

80. Warrington E.M., Stocker A.J. Measurements of the Doppler and multipath spread of HF signals received over a path oriented along the mid-latitude trough // Radio Science, 2003, V. 38, No. 5.

81. Yeh K.C., Ma S.Y., Lin K.H., Conkright. Global ionospheric effects of the October 1989 geomagnetic storm // Journal of Geophysical Research, V. 99, 1994, pp. 6201-6218.

82. Yeoman T.K., Lester M., Milling D.K., Orr D. Polarization, propagation and MHD wave modes of Pi2 pulsation: SABRE/SAMNET results // Planetary and Space Science, V. 39, 1991, pp. 983-998.

83. Yeoman T.K., Wright D.M., Stocker A.J., Jones T.B. An evaluation of range accuracy in the SuperDARN over-the-horizon HF radar systems // Radio Science, V. 36(4), 2001, pp. 801-813.