Особенности высотной структуры и суточно-сезонных вариаций параметров дневных среднеширотных ПИВ по данным учащенного вертикального зондирования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.03, кандидат наук Смирнов Григорий Сергеевич

• Смирнов Григорий Сергеевич
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Смирнов Григорий Сергеевич

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ---------------------------------------------------------------------------------------------------------4

ГЛАВА 1 ОБЗОР ТЕКУЩЕГО СОСТОЯНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ИОНОСФЕРНЫХ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ------------------------------------------------------------------------------------------12

1.1 Широтные особенности ионосферы----------------------------------------------------------------------13

1.2 Общая структура среднеширотной ионосферы--------------------------------------------------------16

1.3 Источники происхождения ионосферных неоднородностей----------------------------------------21

1.4 Выделение ПИВ на ионограммах-------------------------------------------------------------------------26

Выводы к главе

Глава 2 МОДЕРНИЗАЦИЯ ПРОГРАММНО-АППАРАТНОГО КОМПЛЕКСА "ЦИКЛОН"---29

2.1 Программно-аппаратная реализация PCI -компонентов блока управления ионозондом-----29

2.1.1 Аппаратная реализация транзакций PCI

2.1.2 Реализация программного драйвера для OS семейства Windows NT---------------------------38

2.2 Методика выделения ПИВ на ионограммах------------------------------------------------------------48

2.2.1 Фильтрация ионограмм и выделение контура следа отраженного сигнала--------------------48

2.2.2 Выделение критической частоты----------------------------------------------------------------------54

2.2.3 Обсуждение методов по регистрации прохождения возмущений масштаба 50-100км------56

Выводы к главе

Глава 3 ВНУТРИСЕЗОННЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПОЯВЛЕНИЯ МЕЛКОМАСШТАБНЫХ И СЛАБЫХ СРЕДНЕМАСШТАБНЫХ ПИВ НА ИОНОГРАММАХ--------------------------------72

3.1 Поиск и анализ закономерностей появления ММ ПИВ, полученных с помощью введенных параметров коэффициента сжатия кпов и высоты касповой дуги Ихвоста------------------------------72

3.1.1 Спектральный анализ временных рядов кпов и Ьхвоста----------------------------------------------72

3.1.2 Непосредственный анализ временных рядов кпов и Ьхвоста----------------------------------------80

Выводы к главе

Глава 4 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЕРТИКАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ СРЕДНЕМАСШТАБНЫХ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ В ИОНОСФЕРЕ ПО СОВМЕСТНЫМ НАЗЕМНЫМ И СПУТНИКОВЫМ ИЗМЕРЕНИЯМ В СРЕДНИХ ШИРОТАХ------------------------------------------95

4.1 Описание данных миссии Swarm--------------------------------------------------------------------------96

4.1.1 Траектории и приборы, использованные в Swarm---------------------------------------------------96

4.1.2 Выделение спутниковых данных------------------------------------------------------------------------98

4.2 Анализ и обработка результатов-------------------------------------------------------------------------102

4.3Поиск явлений, соответствующих F-рассеянию на ионограммах, на спутниковых данных-121

4.4 Импульсные выбросы на данных Swarm---------------------------------------------------------------122

Выводы к главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ-------------------------------------------------------------------------------------------------125

ЛИТЕРАТУРА--------------------------------------------------------------------------------------------------128

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования

Состояние ионосферы напрямую влияет на надежность работы радиосистем различного назначения (навигационных, радиолокационных и др.) из-за присутствия различных неоднородностей. В частности, они могут приводить к снижению точности систем получения координат по спутниковым системам навигации. Эти неоднородности имеют различные масштабы и интенсивности. Среди них для средних широт наиболее важными исторически считаются перемещающиеся ионосферные возмущения (ПИВ) различных масштабов, поскольку имеют свойство сохранения формы при движении. Крупномасштабные возмущения имеют большую интенсивность и поддаются диагностике большинством используемых в текущее время инструментов. В то же время средне- и мелкомасштабные возмущения с размерами менее 500 км вызывают трудности в обнаружении и интерпретации большинством таких инструментов. Из недорогостоящих инструментов их ионосферные проявления в состоянии видеть ионозонды, однако отслеживать их возможно лишь при наличии плотной их сетки. Они же служили ранее основным источником информации о ПИВ, однако мелкомасштабные возмущения оказывались вне поля зрения из-за недостаточной частоты снятия ионограмм. По экономическим соображениям наиболее актуальным средством изучения неоднородностей, таких как среднеширотные среднемасштабные и мелкомасштабные перемещающиеся ионосферные возмущения (СМ ПИВ и ММ ПИВ), является модернизация и доработка ионозондов с высокой частотой зондирования в направлении устойчивой регистрации ПИВ средних и малых масштабов, а также методик выделения их проявления на ионограммах.

Степень разработанности темы

Существующие методы диагностики состояния среднеширотной ионосферы в большинстве случаев имеют те или иные ограничения, делающими невозможным повсеместное использование каждого из них. Так, камеры свечения неба требуют ночного времени наблюдения, а также отсутствия облачности в зоне наблюдения. Использование радаров некогерентного рассеивания (НР-радар) может давать результаты высокой точности, однако они не обладают мобильностью, а развертывание и эксплуатация таких приборов требует значительных финансовых вложений. Исследование возмущений, возникающих в полном электронном содержании (TEC), обладает недостаточной чувствительностью для регистрации слабых СМ ПИВ, а также подвержено влиянию направления линии спутник-приемник по отношению к фронту ПИВ. Спутниковые измерения пространственно жестко привязаны к траектории полета спутника и не могут предоставить длительные наблюдения одного сегмента

пространства. Кроме этого многие из указанных методов практически не представлены в средних широтах, что делает особенности слабоинтенсивных ПИВ, возникающих на средних широтах, недостаточно изученными. Кроме того, каждый метод видит картину ПИВ в какой -либо проекции или разрезе. Поэтому, поскольку ни один метод не дает полноценного анализа все время необходимо совмещать данные от различных инструментов. В частности, на средних широтах изучение среднемасштабных и менее масштабных ПИВ проводилось крайне малым числом исследователей, составив большую статистику направлений перемещения, но оставив многие вопросы пространственной структуры ПИВ открытыми.

Цели и задачи работы

Целью работы является выявление пространственно-временных закономерностей среднеширотных перемещающихся ионосферных возмущений (ПИВ) средних и мелких масштабов с помощью вертикального зондирования с минутным режимом снятия ионограмм совместно со спутниками Swarm.

Для достижения поставленной цели в диссертации решаются следующие научно-технические задачи.

1. Модернизировать управляющую часть ионозонда, позволяющую ему длительно работать в минутном режиме на уже существующей платформе приемопередающего тракта.

2. Разработать новую методику обработки минутных ионограмм, позволяющую автоматически обнаруживать ПИВ различного масштаба по ионограммам вертикального зондирования без углубленной интерпретации дополнительных следов сложной формы.

3. Провести совместные наблюдения за СМ ПИВ с помощью ионозонда и спутников Swarm, выявить особенности их проявлений на высотах ниже и выше максимума слоя F.

4. Определить внутрисезонные вариации времени появления среднемасштабных и мелкомасштабных ПИВ.

Научная новизна

1. Впервые предложена методика автоматизированного надежного обнаружения мелкомасштабных ПИВ на ежеминутных ионограммах, опирающаяся на анализ вариаций кривизны каспа основного следа слоя F.

2. На основе методики выделения мелкомасштабных ПИВ получены их суточные вариации времени появления для дневного времени.

3. Проведено совместное наблюдение за СМ ПИВ с помощью ионозонда с минутным режимом снятия ионограмм и спутников Swarm в области над ионозондом.

4. Выявлена противофазность вариаций электронных концентраций СМ ПИВ выше и ниже максимума слоя F по данным ионозонда и спутников Swarm.

Теоретическая и практическая значимость работы

Модернизация аппаратной и программной части ионозонда, позволяющая в одноминутном режиме зондировать ионосферу, в сочетании с предложенным новым способом обработки ионограмм позволяет автоматизировать выделение ПИВ всех масштабов на ионограммах без участия оператора и предоставляет инструмент для более широкого анализа ионограмм в будущем.

Показано, что ионосферные возмущения, регистрируемые ниже пика слоя F2, связаны с возмущениями выше пика слоя F2, что позволяет считать, что в происхождении ПИВ участвуют не только тропосферные источники ВГВ, но и источники во внешней ионосфере.

Полученные проявления слабых среднеширотных СМ ПИВ и ММ ПИВ на ионограммах позволяют в последующем разработать систему из нескольких ионозондов, которая позволит определить перемещение таких ПИВ, используя предлагаемую методику выделения ПИВ, и определить источник их появления по данным сети ионозондов.

Методология и методы исследования

Решение задач осуществлялось с помощью экспериментальных и теоретических методов исследований. Экспериментальные исследования пространственно-временных характеристик ионосферы проводились с помощью метода вертикального зондирования, выполняемого с минутной периодичностью для гарантированного снятия информации о ПИВ с периодом между съемами ионограмм, меньшим времени существования проявлений ПИВ на ионограммах, а также с применением новых способов обработки ионограмм. Теоретические исследования производились с использованием апробированных методов теории распространения декаметровых радиоволн в ионосфере, методов вычислительной математики и цифровой обработки сигналов.

Положения, выносимые на защиту

На защиту выносятся следующие положения и результаты:

1. Модернизирован короткоимпульсный ионозонд вертикального зондирования, что обеспечило его длительную работу в минутном режиме снятия ионограмм. Модернизированный ионозонд и разработанная методика, с использованием дифференциального поворота каспа основного следа слоя F2, позволили выделить ПИВ мелких масштабов на ежеминутных ионограммах на основе оценки коэффициента сжатия следа.

2. Методика отбора данных спутников Swarm для сравнения с данными ионозонда, позволила выделить одновременные проявления СМ ПИВ в области выше и ниже максимума слоя F.

3. Противофазность вариаций электронных концентраций выше и ниже максимума слоя F для большей части среднемасштабных ПИВ.

4. Суточно-сезонные вариации времени появления мелкомасштабных и среднемасштабных ПИВ с наибольшим значением коэффициента сжатия следа в осенний период, демонстрирующие устойчивое межсуточное смещение примерно на 4 минуты в день.

Достоверность результатов

Достоверность полученных результатов определяется использованием стандартных методов и средств анализа и обработки цифровых сигналов, давно используемых в вертикальном зондировании ионосферы; наличием информационной избыточности за счет редко применяемой учащенной частоты выборки данных, позволяющей надежно регистрировать сигнатуры ПИВ; качественным и количественным согласием с результатами теоретических и экспериментальных исследований, выполненных другими авторами.

Личный вклад автора

Результаты, представленные в диссертации, получены лично автором или при его определяющем участии, в том числе.

Произведена модернизация программных и аппаратных систем ионозонда.

Предложена новая методика для выделения среднеширотных ПИВ среднего и мелкого масштаба в слабовозмущенных условиях.

Созданы программные модули для обработки ионограмм с помощью нового метода выделения среднеширотных ПИВ.

Проведены исследования с использованием данного ионозонда при активном участии автора в постановке экспериментов, обработке полученных данных и обсуждении результатов.

Подготовка публикаций по основным результатам работы, изложенным во второй, третьей и четвертой главе, проводилась автором совместно с научным руководителем Акчуриным А.Д.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Особенности высотной структуры и суточно-сезонных вариаций параметров дневных среднеширотных ПИВ по данным учащенного вертикального зондирования»

Апробация работы

Основные результаты и выводы, приведенные в диссертации, докладывались и обсуждались на 32-й генеральной ассамблее Международного радиофизического союза URSI GASS (Монреаль, 2017); Пятнадцатой, шестнадцатой, семнадцатой и восемнадцатой всероссийских открытых ежегодных конференциях "Современные проблемы дистанционного зондирования земли из космоса" (Москва, 2017, 2018, 2019, 2020); Четырнадцатой, пятнадцатой ежегодной конференции "Физика плазмы в солнечной системе" (Москва, 2019, 2020); XXV, XXVI Всероссийских научных конференциях «Распространение радиоволн» (Томск, 2016; Казань, 2019)

Публикации

Материалы научной работы опубликованы в 11 печатных работах, из них 2 проиндексированы в международных реферативных базах данных Scopus и Web of Science, 3 в рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК, 6 - это статьи в сборниках трудов конференций и тезисов докладов

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и списка литературы из 208 наименований. Общий объем диссертации - 144 страницы, включая 98 рисунков и 1 таблицу

Краткое содержание работы

Во введении демонстрируется актуальность проблемы, которой посвящено настоящее диссертационное исследование, описано современное состояние исследуемого вопроса, сформулированы цель и научная новизна, определена теоретическая и практическая ценность, представлены основные положения, выносимые на защиту, кратко изложено содержание работы.

В первой главе диссертации произведен обзор текущего состояния представлений об ионосфере в целом и среднеширотных ПИВ в частности. В рамках характеристики ионосферы в целом описываются различия в экваториальной, авроральной и среднеширотной областях ионосферы, а также приводится обзор исследований отличительных явлений в этих областях. Обсуждаются сходства и различия авроральной и экваториальной ионосфер со среднеширотной, в частности вытягивание неоднородностей вдоль силовых линий для авроральной и наличие уплотнений электронной концентрации над областью её разрежения для экваториальной. Дается обобщенное описание вертикальной структуры ионосферы, ее разделения на слои и причин этого разделения.

Кроме этого, в главе рассматриваются подходы к объяснению причин возникновения ПИВ. Существует множество исследований, называющих главной причиной влияние ВГВ, происходящих в нижней атмосфере, и фильтруемых вышерасположенным нейтральным ветром. Однако, несмотря на подробную изученность некоторых аспектов, таких как направления распространения ПИВ, остается нераскрытым вопрос взаимодействия верхней ионосферы с плазмосферой, в которых, согласно теории, ВГВ должны затухать. Все это осложняется дороговизной установок, способных регистрировать весь высотный профиль электронной концентрации вплоть до верхней атмосферы. Таким образом, показывается наличие дискуссионных моментов в исследовании среднеширотных СМ и ММ ПИВ и наличие потребности в дополнительном изучении этих явлений. Использование ионозондов для исследования быстропротекающих и тонких явлений, а также использование низкоорбитальных

спутников в сочетании с ионозондами для получения более полной картины могут сделать доступным получение недостающей информации о ПИВ.

В заключительной части главы произведен обзор современных подходов к обработке ионограмм и попыток выделения СМ ПИВ с помощью дополнительных процедур анализа ионограмм. Из него можно сделать вывод, о необходимости дополнительных изменений в стандартных процедурах и алгоритмах обработки результатов вертикального зондирования ионосферы для фокусировки на выделении ПИВ.

Во второй главе диссертации подробно рассматривается модификация программно-аппаратной части ионозонда "Циклон", а также представляется новая методика выделения слабых СМ ПИВ и ММ ПИВ

В первой части главы описываются изменения, внесенные в конфигурацию ПЛИС, являющейся основным управляющим элементом ионозонда, обеспечивающим корректную работу с шиной PCI. Завершает первую часть описание программы-драйвера, написанного для версий ОС Windows семейства NT.

Вторая часть главы посвящена описанию обработки ионограмм и разработке новой методике выделения комбинации ММ и СМ ПИВ с горизонтальными масштабами 60-500 км без углубленной интерпретации дополнительных следов сложной формы. Сам метод заключается в применении операции поворота хвоста следа с дифференциальным углом а относительно точки, находящейся на контуре следа необыкновенного луча сразу после критической частоты обыкновенной волны.

В качестве параметров, отвечающих за характеристики преобразования, используются высота касповой дуги (хвостовой части следа) Ьхвоста, и значение коэффициента сжатия кпов, для которого форма преобразованного следа оказывается наиболее близкой к горизонтальной линии. Далее в главе подробно описываются особенности применения данного метода к ионограммам и соответствия значений различных величин параметров различным вариантам формы ионосферного следа.

Данный метод сравнивается с методом вычисления полутолщины слоя, предполагаемого параболическим, на основании координат точек ионограммного следа. Произведен анализ применимости данной модели к имеющимся ионограммам и показано, что новый метод не уступает в информативности, и обладает преимуществом в условиях отсутствия горизонтальной части следа на ионограмме.

В третьей главе диссертации рассматриваются внутрисезонные закономерности появления комбинации слабых СМ и ММ ПИВ на ионограммах

Приводится спектральный анализ временных рядов вариаций критической частоты, а также параметров, полученных с помощью метода дифференциального поворота, для 133 дней,

для 8-10 часовых интервалов, снятых в светлое время суток с минутным режимом снятия ионограмм. В спектральном анализе используются быстрое преобразование Фурье и алгоритм оценки спектральных компонент MUSIC. Несмотря на то, что результатов для искомых диапазонов периодов 5-20 минут, соответствующих ММ ПИВ, не обнаружилось, данный анализ показал большую чувствительность коэффициента сжатия k^g к временным вариациям формы следа. Такая чувствительность объясняется тем, что в вариациях коэффициента сжатия k^ содержится высокочастотная составляющая вариаций большей амплитуды, чем у вариаций критической частоты, где вариации в диапазоне 0,2 МГц ослабляются либо малым отношением сигнал/шум, либо рассеянием следа.

Во второй половине главы приводится непосредственное рассмотрение самих временных рядов ^воста и k^ в течение осеннего периода из 83 дней. В силу периодически встречающегося отсутствия возможности построить такие временные ряды для каждого дня, это был самый продолжительный период наблюдений, когда количество дней, для которых можно было получить вариации описанных параметров, было максимальным, и составляло 55 из 83-х.

Данные сравниваются с измерениями критической частоты в те же интервалы наблюдений. Демонстрируется наличие на вариациях введенных параметров эффектов, незаметных для классических параметров, обычно снимаемых с ионограмм. При анализе временных вариаций кпов и h^^-ra обнаружено наличие внутрисуточной особенности в интенсивности вариаций ионосферных возмущений, составленной из комбинации ММ и СМ ПИВ, в осенний период 2018 года. Эта особенность заключалась в ослаблении амплитуды этой комбинации, наблюдаемой через вариации параметров дифференциального поворота, за 2,5 - 1 час до прохождения вечернего наземного терминатора, которое продолжалось в течение полутора месяцев. Также было выполнено встраивание полученных внутрисезонных дневных вариаций в картину годовых вариаций, полученных с помощью сети GPS, которое показало повышенную чувствительность использованных в данной работе методов по отношению к методам выделения ПИВ по измерениям TEC

В четвертой главе диссертации рассмотрена сопоставление вариаций критической частоты с данными спутникового зондирования с целью исследования вертикальной структуры ПИВ.

В начале главы описывается обработка данных, полученных с группировки спутников Swarm, а также приводится рассмотрение условий выборки данных, пригодных для целей работы. При обсуждении этих условий указываются, какие из имеющихся данных могли быть применены для исследования среднеширотных ПИВ, а также описываются конкретные

требования к данным спутников, включая географическое положение не более нескольких градусов от положения ионозонда и амплитуду наблюдаемых вариаций более 10% AN/N.

Продемонстрировано, что всего в период с 2016 по начало 2019 года было найдено тринадцать случаев, попадающих под все требования. Каждый случай рассматривается в главе отдельно. При сопоставлении данных вариаций электронной концентрации и температуры данные брались в избыточном широтном интервале от 35° по 75° с.ш. для корректного удаления тренда, после чего рассматривался более локальный интервал в 10° непосредственно над зоной вертикального зондирования.

При рассмотрении найденных случаев приводится сравнение параметров электронной концентрации и электронной температуры со значениями критической частоты. Продемонстрировано, что характер взаимных вариаций электронной концентрации и критической частоты преимущественно противофазный. Коэффициент максимума взаимной корреляции составлял в границах -0,58—0,85, а смещения максимума взаимной корреляции составляли не более трети от периода гармонического колебания соответствующего масштаба.

В ходе проведенного сопоставления данных со спутников миссии Swarm и наземных ионозондовых измерений показано, что вариации электронной концентрации выше максимума F-слоя преимущественно демонстрируют противофазное поведение относительно вариаций критической частоты, как и следует из предположения о ВГВ в качестве причин их возникновения. Однако, кроме этого продемонстрированы особенности, свидетельствующие о недостаточности такого объяснения и необходимости иных дополнительных причин одновременного существования ПИВ выше и ниже максимума слоя F.

В заключении диссертационной работы кратко сформулированы основные научные результаты, полученные в ходе её выполнения.

Глава 1

ОБЗОР ТЕКУЩЕГО СОСТОЯНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ИОНОСФЕРНЫХ

НЕОДНОРОДНОСТЕЙ

Состояние ионосферы напрямую влияет на работу радиосистем различного назначения (навигационных, радиолокационных и др.) и, следовательно, надежность их работы нуждается в оперативной диагностике ионосферы, которая находится в постоянном динамическом взаимодействии внутренней структуры с соседними регионами и внутри нее самой. В ионосфере помимо регулярных изменений, существуют неоднородности, присутствующие постоянно и способные вносить нарушения в работу указанных радиосистем. Важный аспект задачи диагностики ионосферы составляет диагностика ионосферных неоднородностей различных масштабов.

Ионосфера представляет собой часть верхней, средней и нижней атмосферы Земли, которая охватывает области от высот стратопаузы (~50 км), как верхней границы области однородной химически и нейтральной электрически атмосферы, до верхней ионосферы (~1000 км и более), где преобладает ионизированная компонента, а химический состав крайне значительно связан с высотными изменениями [1]. Верхняя атмосфера является сложной открытой физической системой, составляющей один из основных элементов общей системы Солнце-Земля [2], и, главным образом, выполняет роль буфера между солнечным оптическим излучением и потоком плазмы солнечного ветра и плотной нейтральной нижней атмосферой Земли. Ионосфера являет собой слой плазмы, окружающий Землю, с повышенной концентрацией заряженных частиц (^ ~ 104 -106 см-3) в диапазоне высот от 50 до 800 км. Эта плазма обычно называется тепловой или ионосферной, по причине того, что средняя энергия ее частиц (кТ ~ 0,03-0,3 эВ) значительно меньше энергии прочих заряженных частиц, присутствующих в околоземном космическом пространстве. Сама ионосфера также разделяется на внутреннюю (нижнюю) (50—250 км, ниже максимума электронной концентрации слоя F2) и внешнюю (верхнюю) (выше 250 км до ~1000км) части ионосферы, которые, в свою очередь, имеют собственную высотную структуру, описываемую далее. Под воздействием градиента давления от солнечного излучения тепловая ионосферная плазма в верхней ионосфере может подниматься вверх по геомагнитным силовым линиям, плавно переходя в плазмосферу Земли -заполненную плазмой ионосферного происхождения область замкнутых силовых линий геомагнитного поля на высотах от 1000 км до высот плазмопаузы, находящейся на высоте 3 - 7 радиусов в экваториальной плоскости Земли, и зависящей от геомагнитной активности.

Отличительной особенностью плазмосферы является наличие вытянутых вдоль геомагнитного поля областей с отличающейся от фона плотностью плазмы (дактов) [3].

В качестве основных макроскопических параметров, характеризующих ионосферу, обычно выделяют температуры и концентрации нейтральных частиц, электронов, атомарных и молекулярных ионов. Все эти параметры значительно изменяются в зависимости от высоты, географической широты, времени года и значения солнечной активности, поскольку процессы, происходящие в верхней ионосфере, крайне разнообразны по своей природе и проявляются в виде сотен химических реакций, электромагнитных взаимодействий и других взаимодействий частиц. Как следствие, физические свойства среды, такие как скорости ионизации и рекомбинации, скорости распространения колебаний, электро- и теплопроводности собственные плазменные частоты, также изменяются по сложным законам, на которые влияет множество факторов. Все это определяет высокий уровень требований к организации исследований верхней атмосферы и подразумевает обязательность комплексного подхода к ним, требующий использования различных дисциплин [4 - 11].

1.1 Широтные особенности ионосферы

На основе явлений, определяющих структуру ионосферы, и связанных с ними процессов в верхней атмосфере, традиционно производится ее разделение на экваториальную (<30° широты), среднеширотную (30°-70°) и авроральную (>70°) ионосферы, последняя из которых переходит в полярную, с иногда выделяемыми областями высокоширотной (>50°) и субавроральной (60°-70°) ионосферы [4 - 11]. Каждая из этих областей обладает собственной достаточно уникальной системой процессов и явлений, происходящих в ней, и по этой причине для каждой из них проводятся собственные исследования и строятся отдельные модели.

Экваториальная ионосфера является одной из наиболее изучаемых областей ионосферы из-за большой интенсивности неоднородностей в ее структуре. Основной структурой, выделяющей экваториальную область ионосферы, является экваториальная аномалия. Эта аномалия заключается в том, что хотя согласно простой теории слоя Чепмена концентрация электронов должна создавать максимум на магнитном экваторе вблизи полудня, на практике наблюдается минимум на самом магнитном экваторе и максимумы в широтной зоне 10°-20° к северу и югу от него. Одной из причин появления этой аномалии считается электрическое динамо поле Sq, создаваемое нейтральным ветром и направленное поперек магнитного поля [12]. Это поле наиболее сильно на магнитном экваторе, поскольку линии магнитного поля горизонтальны и заряды накапливаются, не имея возможности стечь. Это накопление зарядов повышает проводимость ионосферы на высоте 110-130 км. Это электрическое поле также

создает сильный ток и дрейф плазмы вверх на высоты 500-600 км, где за счет диффузии частицы разносятся по разные стороны от экватора. Экваториальная аномалия сильно зависит от местного времени и сильно подвержена долготному эффекту [12].

Кроме аномалии, экваториальная ионосфера содержит большие по уровню изменения концентрации неоднородности с разряжением, называемыми пузырями (bubbles), и связанные с ними и реже появляющиеся уплотнения или блобы (blobs). Эти неоднородности характеризуются соответственно уменьшением и увеличением электронной концентрации относительно фоновой. Изучение этих явлений активно ведется последние годы. Так, пузыри и блобы появляются на низких широтах от геомагнитного экватора до магнитной широты ±30°, в местном временном секторе с вечера до раннего утра, в течение любого сезона и при любом уровне солнечной активности и на высоте 250-840 км. Во время солнечного максимума блобы и пузыри демонстрируют связь друг с другом, однако во время минимума связь теряется [ 13]. Исследование этих явлений и их связи друг с другом было бы невозможным без привлечения спутниковых данных. В частности, их изучение проводилось с использованием спутников ROCSAT-1, KOMPSAT-1 и DMSP [14 - 15], оптических и радиотехнических методов. [16], с использованием прибора CINDI (Coupled Ion-Neutral Dynamics Investigation) на спутнике C/NOFS (Communication/Navigation Outage Forecasting System) [17 - 20]). В качестве механизмов возникновения предполагалось создание плазменных блобов через эффект "супер -фонтана" в пузырях [21, 22], а также высказывалось предположение, что среднемасштабные перемещающиеся ионосферные возмущения могут служить основным источником блобов в периоды солнечного минимума [23]. Однако до сих пор остаются нерешенными вопросы о механизмах, ответственных за их образование.

Авроральная и субавроральная области ионосферы это не менее сложная область для исследования и моделирования, также имеющая значительные по интенсивности неоднородности. В целом под авроральной ионосферой обычно подразумевают ионизированную область в зоне аврорального овала и систему продольных токов [3]. Из-за структуры геомагнитного поля Земли эти области оказываются связанными сильной взаимозависимостью процессов с различными частями магнитосферы. В дополнение к факторам распределения электронной концентрации, действующим на меньших широтах, в авроральной ионосфере добавляются следующие процессы:

- высыпания энергичных электронов и ионов из магнитосферы в области аврорального овала (и гораздо более слабые в области над полярной шапкой);

- втекание из магнитосферы и отток обратно в магнитосферу продольных токов, замыкающихся в нижней ионосфере горизонтальными поперечным и холловским токами;

- горизонтальная конвекция ионосферной плазмы в направлении солнца под влиянием электрического поля магнитосферной конвекции [24-26].

Ближе к полюсу от авроральной расположена полярная ионосфера. Ее главное отличие от остальной ионосферы - наличие горизонтальной конвекции ионосферной плазмы, затекающей из дневной области в ночную. Центральная часть, находящаяся около магнитного полюса, называется "полярной шапкой", и внутри нее конвекция имеет противоположное направление (из ночной области в дневную). С увеличением геомагнитной активности полярная шапка немного смещается в сторону более низких широт. Еще один типичный процесс для полярной ионосферы - это постоянный отток ионосферной плазмы вдоль силовых линий вверх по причине разомкнутости силовых линий, также именуемый полярным ветром [27].

Авроральная и полярная ионосферы подвержены сильному влиянию солнечного ветра и изменению межпланетного магнитного поля (ММП). Приведенное описание полярной и авроральной ионосфер относятся к направленной к югу Bz компоненте (Bz<0), поскольку при (Bz > 0) становится сложным разделение полярной ионосферы и авроральной ионосферы, так как вышеперечисленные явления начинают возникать непосредственно в полярной шапке [25, 28]. Более подробно влияние ММП и солнечного ветра на авроральный овал описано в [29].

Установлено, что на экваториальной границе авроральной ионосферы крупномасштабные структуры F-области ионосферы включают в себя главный ионосферный провал, авроральные пики и «язык» ионизации, полярную полость, провал в легких ионах и высокоширотные провалы. Подробное изложение их описания и источников можно увидеть в [3, 12 и литература в них]. Поскольку состояние авроральной ионосферы связано с явлениями в магнитосфере, в настоящее время для изучения комплекса ионосфера-плазмосфера-магнитосфера как системы работают четыре спутника Cluster, пять спутников THEMIS, два зонда Ван Аллена и четыре спутника MMS (Magnetospheric Multiscale System) [30].

Среднеширотная ионосфера не содержит столь ярко выделяющихся структур, как экваториальная аномалия и главные ионосферные провалы. Основными характерными явлениями, присутствующими в среднеширотной ионосфере, являются перемещающиеся ионосферные возмущения (ПИВ), изученные не столь подробно. Это объясняется их малой интенсивностью и, вследствие этого, меньшим интересов исследователей к ним. За счет этого присутствие на данных широтах соответствующих инструментов для изучения ПИВ также невелико.

К настоящему времени было достаточно подробно исследовано распределение направления движения ПИВ. Так, в [31 и литература в ней] показано, что преобладающим направлением распространения ПИВ является северное ночью и южное днем, что может

объясняться механизмом ветровой фильтрации. Вертикальная структура ПИВ была затронута в [32], и будет описана ниже.

1.2 Общая структура среднеширотной ионосферы

Вертикальная структура, описывающаяся в виде высотного профиля концентрации электронов, обладает характерной вытянутой по горизонтали структурой за счет значительного превышения горизонтальных размеров ионосферы (~10000км) по сравнению с вертикальными (~1000км). Этот профиль концентрации на всех широтах имеет практически схожее слоистое строение, несмотря на то, что на каждый слой оказывает влияние собственный набор физических процессов, относительная значимость каждого процесса в котором может меняться с широтой. Исторически обнаружено, что в ионосфере регулярно могут наблюдаться четыре слоя D, E, F1, F2 [24 - 26, 33, 34], которые присутствуют среднеширотной ионосфере в дневной период и определяются по наличию максимумов электронной концентрации на характерных высотах для каждого слоя, как показано на рисунке 1.10. Пространственные и временные вариации параметров среднеширотной ионосферы описаны в [35]. Продемонстрированные структурные свойства вертикального профиля концентрации считаются стандартными при осуществлении сравнения высотного профиля концентрации с аналогичными для других широт. Для средних широт в процессе их изучения, было создано несколько эмпирических моделей ионосферы (например, [36, 37, 38]), из которых в настоящее время основной моделью считается 1Ы [39, 40], получающей периодические обновления и дополнения в связи с проведенными текущими исследованиями.

При спокойных геомагнитных условиях у высотной структуры среднеширотной ионосферы существуют характерные особенности. Для отслеживания глобальных характеристик ионосферы и составления ее морфологии используются сжатые описания слоев Е и F, в качестве параметров для которых применяются [41 ] значения критических частот (АоЕ, foF1, foF2) и высот соответствующих максимумов ^тЕ, hmF1, hmF2). Следует отметить, что в ночное время слой F1 отсутствует, и появляется так называемая межслоевая долина (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 Высотная структура среднеширотной ионосферы в дневных и ночных условиях, построенная по

эмпирической модели ионосферы Ш1 [42].

Такая трехслойная структура опирается на различный химический состав на каждой из высот. В Е-слое преобладают молекулярные ионы N0+ , 02+ , суммарная концентрация которых

5 3 3 4 3

на высоте максимума hmE ~ 110 км составляет величину NmE ~ 10 см- днем и 10 -10 см-ночью, при этом доля ионов N2+ не превышает 10%. Слой также в основном состоит из молекулярных ионов N0+ , 02+. Выше высот порядка 180-200 км появляется быстрое увеличение в зависимости от высоты концентрации ионов атомарного кислорода 0+. С 200 до ~500 км находится основной ионосферный слой Б2, в котором находится главный максимум электронной концентрации, достигающий порядка ~106 см-3. Высота этого максимума, обозначаемая как hmF2, в дневное время находится около 250 км и повышается до 300-350 км ночью. Большинство исследователей работают именно с вариациями параметров слоя Б2, поскольку эта область наиболее стабильно проявляется на всех инструментах исследования ионосферы. Обнаружено, что эти вариации содержат суточные, сезонные и циклические вариации [43 и ссылки в ней]. К примеру, на рисунке 1.2 показаны суточные вариации электронной концентрации на высоте максимума F2 слоя для различных значений солнечной активности и в различные сезоны.

Основные особенности, обнаруженные для временных вариаций параметров F2 слоя, это возрастание foF2 (NmF2) и hmF2 при увеличении солнечной активности; большая на ~ 100 км высота слоя F2 в ночное время; минимум foF2 наблюдаются непосредственно перед восходом Солнца по местному времени (предвосходный минимум); повышение дневных значений foF2 для зимнего периода по сравнению с летним (зимняя аномалия) [44 - 47]. На пространственно-

временную структуру среднеширотной ионосферы существенно влияют магнитные бури. Вызываемые ими изменения структуры областей на высотах ионосферы также называют ионосферными бурями. В зависимости от вида вариаций электронной концентрации в F2-области во время геомагнитных возмущений различают положительные и отрицательные ионосферные бури. В зависимости от сезона, широты и уровня солнечной активности могут преобладать различные типы ионосферных бурь. Как пример, при низком уровне солнечной активности на средних и авроральных широтах в течение года во время магнитных бурь преобладают отрицательные ионосферные бури, а высота слоя hmF2 в дневное время повышается при увеличении магнитной активности [48 - 50].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Смирнов Григорий Сергеевич, 2021 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Фортов В.Е. Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Серия Б. Справочные приложения, базы и банки данных. Ионосферная плазма. Том I-3. Часть 2. / В.Е. Фортов, В.Д. Кузнецов, Ю.Я./ Ружин, Е.С. Андреева, Э.Л. Э.Л. Афраймович, В.В. Беликович, А.В. Гуревич, А.Т. Карпачев, В.Е. Куницын, И.А. Молотков, Е.Д. Терещенко и др. -М: Янус-К, 2009, - 514 c.

2. Акасофу С.И. Солнечно-земная физика. ч.2. / С. И. Акасофу, С. Чепмен - М.: Мир, 1975. - 512 с.

3. Тащилин А.В. Формирование крупномасштабной структуры ионосферы в спокойных и возмущенных условиях: дис. докт. физ-мат наук: 25.00.29 / Тащилин Анатолий Васильевич. Иркутск, 2014. - 265 с.

4. Альперт Я.Л. Распространение электромагнитных волн и ионосфера - М.: Наука, 1972.

564 с.

5. Гершман Б.Н. Волновые явления в ионосфере и космической плазме / Б.Н. Гершман Л.М. Ерухимов, Ю.Я. Яшин - М.: Наука, 1984 г. - 392 с.

6. Hargreaves J.K. The Upper Atmosphere and Solar-Terrestrial Relations. - New York: Cambridge: University Press. - 1992. -298 c.

7. Харгривс Дж.К. Верхняя атмосфера и солнечно-земные связи (Введение в физику околоземной космической среды), Ленинград: Гидрометеоиздат, 1982 г., 290 с.

8. Zolesi B. and Cander, L.R., Ionospheric Prediction and Forecasting. - Berlin: Springer, 2014. 240 c. doi: 10.1007/978-3-642-38430-1

9. Cander L.R. Ionospheric Space Weather. - Switzerland: Springer Geophysics, 2019. 297 с. doi:10.1007/978-3 -319-99331 -7

10. Shunk R.W. Ionospheres: Physics, Plasma Physics, and Chemistry. Atmospheric and Space Science Series. / Shunk R.W., A.F. Nagy - Cambridge University Press, 2000. - 554 p.

11. Шалимов СЛ. Атмосферные волны в плазме ионосферы (с геофизическими примерами). - М.: ИФЗ РАН , 2018.- 390 с.

12. Карпачев А. Т. Крупномасштабная структура плазмы верхней ионосферы по данным спутниковых наблюдений. // Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Серия Б. Справочные приложения, базы и банки данных. Ионосферная плазма. Т. 1-3. Часть 1 /отв. ред. В.Д. Кузнецов, Ю.Я. Ружин. - М.: Янус-К, 2009. - С. 381-438.

13. Kim VP. Low Latitude Plasma Blobs: A Review. / VP. Kim, V. V. Hegai. // J. Astron. Space Sci. - 2016, - Vol.33(1). P 13-19. doi: 10.5140/JASS.2016.33.1.13

14. Le G. Plasma density enhancements associated with equatorial spread F: ROCSAT-1 and DMSP observations / G. Le, C.S. Huang, R.F. Pfaff, S.Y. Su, H.C. Yeh J. // Geophys. Res. - 2003. -Vol. 108. P. 1318. doi:10.1029/2002JA009592

15. Park J Plasma blob events observed by KOMPSAT-1 and DMSP F15 in the low latitude nighttime upper ionosphere / J. Park, K.W. Min, J.J. Lee, H. Kil, V.P. Kim // Geophys. Rev. Lett. -2003. - Vol 30. P. 2114. doi:10.1029/2003GL018249

16. Dashora N Observations in equatorial anomaly region of total electron content enhancements and depletions. / N .Dashora, R Pandey // Ann. Geophys. -2005. -Vol. 23. P. 24492456. doi:10.5194/angeo-23-2449-2005

17. Kil H. Onset conditions of bubbles and blobs: A case study on 2 March 2009 / H. Kil, H.S. Choi, RA. Heelis, L.J. Paxton, W.R. Coley // Geophys. Rev. Lett. - 2011. - Vol. 38. P. L06101. doi:10.1029/2011GL046885

18. Choi H. S. Comparison of the bubble and blob distributions during the solar minimum. / Choi HS, H .Kil, Y.S. Kwak, Y D. Park, K S. Cho J. // Geophys. Res. - 2012. - Vol. 117. P. A04314. doi:10.1029/2011 JA017292

19. Haaser R.A. Characteristics of low-latitude ionospheric depletions and enhancements during solar minimum. / R.A. Haaser, G.D. Earle, R.A. Heelis, J. Klenzing, R. Stoneback // J. Geophys. Res. - 2012. Vol. 117. P. A10305. doi:10.1029/2012JA017814

20. Klenzing J.H. Observations of low-latitude plasma density enhancements and their associated plasma drifts / J.H. Klenzing, D.E. Rowland, R.F. Pfaff, G. Le, H. J. Freudenreich // Geophys. Res. - 2011. - Vol. 116. P. A09324 doi:10.1029/2011JA016711

21. Huba J. D. Atomic and molecular ion dynamics during equatorial spread F. / J.D. Huba, J. Krall, G. Joyce // Geophys. Res. Lett. -2009. - Vol. 36. P. L10106 doi:10.1029/2009GL037675

22. Krall J. Density enhancements associated with equatorial spread F. / J. Krall, J.D. Huba, G. Joyce, T. Yokoyama // Ann. Geophys. - 2010. - Vol. 28. P. 327-337. doi:10.5194/angeo-28-327-2010

23. Kil H. Plasma blobs associated with medium-scale traveling ionospheric disturbances. / H. Kil, L. J. Paxton, G. Jee, R. Nikoukar // Geophysical Research Letters. - 2019. - Vol. 46. P. 35753581. doi:10.1029/2019GL082026

24. Брюнелли Б.Е. Физика ионосферы. / Б. Е. Брюнелли, А. А. Намгаладзе - М.: Наука, 1988. 528 с.

25. Schunk R.W. Ionospheres: Physics, Plasma physics, and Chemistry. 2th ed. / R.W. Schunk., A. F. Nagy - New York: Cambridge University Press, 2009. 628 c.

26. Kelley M.C. The Earth's ionosphere: Plasma Physics and Electrodynamics. 2th ed. - New York: Academic Press, 2009. 556 c.

27. Schunk R.W. Theoretical developments on the causes of ionospheric outflow // J. Atmos. Sol.- Terr. Phys. - 2000. -Vol. 62. No 6. P. 399-420

28. Hunsucker R.D. The high-latitude ionosphere and its effects on radio propagation. / R.D. Hunsucker, J.K. Hargreaves // New York: Cambridge University Press, 2002. 617 c

29. Wing S. Review of solar wind entry into and transport within the plasma sheet. / S. Wing, J. R. Johnson, C. C. Chaston, M. Echim, C. P. Escoubet, B. Lavraud, et al. // Geophysical Research Letters. - 2014. - Vol. 184. P. 33-86. doi:10.1007/s11214-014-0108-9.

30. Blum L.W. Observations of radiation belt losses due to cyclotron wave-particle interactions. / L. W. Blum, A. W. Breneman. // The Dynamic Loss of Earth's Radiation Belts. - 2020. P.49-98. doi: 10.1016/B978-0-12-813371-2.00003-2.

31. Medvedev, А. V. Relation of internal gravity wave anisotropy with neutral wind characteristics in the upper atmosphere. / А. V. Medvedev, K. G. Ratovsky, M. V. Tolstikov, A. V. Oinats, S. S. Alsatkin, G. A. Zherebtsov // J. Geophys. Res. Space Physics. - 2017. - Vol. 122. P. 7567-7580. doi:10.1002/ 2017JA024103.

32. Карпачев А. Т. Спутниковое зондирование внешней ионосферы // Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Серия Б. Справочные приложения, базы и банки данных. Ионосферная плазма. Т. 1-3. Часть 2 /отв. ред. В.Д. Кузнецов, Ю.Я. Ружин. - М.: Янус-К, 2009. - С. 45-90.

33. Поляков В.М. Ионосферные процессы. / В. М. Поляков, Л. А. Щепкин, Э.С. Казимировский, В. Д. Кокоуров - Новосибирск: Наука, 1968. 536 с.

34. Ришбет Г. Введение в физику ионосферы / Г. Ришбет, О. К. Гарриот - пер. с англ. -Ленинград: Гидрометеоиздат, 1975. 304 с.

35. Фаткуллин М. Н. Эмпирические модели среднеширотной ионосферы. / М. Н. Фаткуллин, Т. И. Зеленова, В. К. Козлов, А. Д. Легенька, Т. Н. Соболева - М.: Наука, 1981.

36. Часовитин Ю. К. Эмпирические модели электронной концентрации и электронной температуры. - М.: Гидрометеоиздат. - 1983. вып. 13 (102). C. 3 - 27.

37. Yue, X. An empirical model of ionospheric foE over Wuhan. / X. Yue , W. Wan, L. Liu, B. Ning // Earth Planet Sp. - 2006. - Vol. 58. P. 323-330. doi:10.1186/BF03351928

38. Zolesi B. and Cander, L.R., Ionospheric Prediction and Forecasting. - Berlin: Springer, 2014. 240 c. doi: 10.1007/978-3-642-38430-1

39. Bilitza D. International Reference Ionosphere 2007: Improvements and new parameters. / L. Bilitza and B. Reinisch // J. Adv. Space Res. - 2007. - Vol. 42. No 4. P. 599-609. doi:10.1016/j.asr.2007.07.048

40. Bilitza D. The International Reference Ionosphere 2012 - a model of international collaboration. / D. Bilitza, D. Altadill, Y. Zhang, C. Mertens, V. Truhlik, P. Richards, L.-A.

McKinnell, and B. Reinisch // J. Space Weather Space Clim. - 2014. - Vol. 4. P. 1-12/ doi:10.1051/swsc/2014004

41 Руководство URSI по интерпретации и обработке ионограмм./ Пер. с англ. под редакцией П.В. Медниковой - М.: Наука. 1977. 342с.

42. Ondoh T. (Eds) Science of the space environment. / T. Ondoh, K. Marubashi - Ohmsha IOS Press Inc., - 2000. 302 с.

43 Pfaff R.F. The near-earth plasma environment // Space Science Reviews. -2012. -Vol.168(1-4). P. 23-112. doi:10.1007/s11214-012-9872-6 R.

44. Lee, W. K. The winter anomaly in the middle-latitude F region during the solar minimum period observed by the Constellation Observing System for Meteorology, Ionosphere, and Climate. / W. K. Lee, H. Kil, Y.-S. Kwak, Q. Wu, S. Cho, J. U. Park // J. Geophys. Res. - 2011. - Vol. 116 P. A02302. doi:10.1029/2010JA015815.

45. Ясюкевич Ю.В. Зимняя аномалия в полном электронном содержании и в электронной концентрации в максимуме F2 слоя по данным наблюдений и результатам модельных расчетов/Ю. В. Ясюкевич, М. В. Клименко [и др.] // Труды XXV Всеросс. открытая науч. конф. "Распространение радиоволн", посв. 80- летию отечеств. ионосферных исследований. 4-9 июля 2016 г., Томск. -Томск, 2016. т.Т.1.-С.269-262

46. Rishbeth H. Annual and semiannual variations in the ionospheric F2-layer: II: Physical discussion / H. Rishbeth, I.C.F. Muller-Wodarg, L. Zou, T.J. Fuller-Rowell, G.H. Millward, R.J. Moffett, D.W. Idenden, A.D. Aylward // Ann. Geophys. - 2000. - Vol. 18. No 8. P. 945-956.

47. Zou. L., Annual and semiannual variations in the ionospheric F2-layer. I. Modelling. / L. Zou, H. Rishbeth, I. C. F. Muller-Wodarg, A. D. Aylward, G. H. Millward, T. J. Fuller-Rowell, D. W. Idenden, R. J. Moffett // Ann. Geophysicae - 2000 - Vol. 18. P. 927-944

48. Mendillo M. Storms in the ionosphere: Patterns and processes for total electron content. // Rev. Geophys. - 2006. - Vol. 44. P. RG4001. doi:10.1029/2005RG000193

49. Деминов М.Г. Структура ионосферной плазмы // Энциклопедия низкотемпературной плазмы / под ред. В.Е. Фортова. - М.: Янус-К, 2008. Серия Б. Часть 1. С. 72—100.

50. Фаткуллин М.Н. Ионосферные возмущения // Геомагнетизм и высокие слои атмосферы / Итоги науки и техники. - М.: ВИНИТИ, 1978. Т. 4. С. 6—107.

51. Georges, T. M. HF Doppler studies of traveling ionospheric disturbances. // J. Atmos. Terr. Phys. - 1968. - Vol.30. P. 735-746.

52. Hunsucker R.D. Atmospheric gravity waves generated in the high-latitude ionosphere: a review. Reviews of Geophysics and Space Physics - 1982. - Vol. 20(2). P. 293-315.

53. Seker I. A 3-D empirical model of F region Medium-Scale Traveling Ionospheric Disturbance bands using incoherent scatter radar and all-sky imaging at Arecibo./ I. Seker, D. J. Livneh, J. D. Mathews. // J. Geophys. Res. -2009. - Vol. 114. P. A06302. doi:10.1029/2008JA014019.

54. Harris T. J. SpICE: A program to study smallscale disturbances in the ionosphere. / T. J. Harris, M. A. Cervera, D. H. Meehan // J. Geophys. Res. - 2012. - Vol. 117. P. A06321. doi:10.1029/2011 JA017438.

55. Афраймович Э.Л. GPS-мониторинг верхней атмосферы Земли / Э.Л. Афраймович, Н.П. Перевалова - Иркутск: ГУНЦРВХВСНЦСОРАМН, 2006. 480 с.

56. Kelley M. C. On the origin of mesoscale TIDs at midlatitudes. // Ann. Geophys. - 2011. -Vol. 29. P. 361- 366.

57. Hines, C.O. Internal atmospheric gravity waves at ionospheric heights. // Canad. J. Phys. -1960 - Vol.38. P. 1441-1481.

58. Yeh K. C. Acoustic-Gravity Waves in the Upper Atmosphere. / K. C. Yeh, C. H. Liu // Reviews of Geophysics and Space Physics. - 1974. - Vol. 12(2).

59. Tedd, B. L.TID observations at spaced geographic locations. / B. L. Tedd, M. G. Morgan // J. Geophys. Res. - 1985. - Vol. 90(A12). P.12307-12319.

60. Crowley G.A. synoptic study of TIDs observed in the United Kingdom during the first WAGS campaign. / G. Crowley, I. W. McCrea // Radio Sci. - 1985. - Vol. 23(6). P. 905-917.

61. Morgan M. G. Daytime traveling ionospheric disturbances observed at L ~ 4.5 in western Quebec with rapid-run ionosondes // Radio Science. -1990. - Vol. 25(1). P.73-83.

62. Федоренко Ю. П. Экспериментальные параметры модели среднемасштабных перемещающихся ионосферных возмущений / Ю. П.Федоренко, В. Н.Федоренко, В. Н. Лысенко // Геомагнетизм и аэрономия. - 2011, - Т. 51(1), с. 90-106.

63. Song, Q. Statistical study of large-scale traveling ionospheric disturbances generated by the solar terminator over China. / Q. Song, F. Ding, W. Wan, B. Ning, L. Liu, B. Zhao, Q. Li, R. Zhang. // J. Geophys. Res. Space Physics. - 2013. - Vol. 118. P. 4583-4593. doi:10.1002/jgra.50423.

64. Ding F. Comparative climatological study of large-scale traveling ionospheric disturbances over North America and China in 2011-2012. / F. Ding, W. Wan, Q. Li, R. Zhang, Q. Song, B. Ning, L. Liu, B. Zhao, B. Xiong // J. Geophys. Res. Space Physics. - 2014. - Vol. 119. P. 519-529. doi:10.1002/2013JA019523.

65. Kotake N. Statistical study of medium-scale traveling ionospheric disturbances observed with the GPS networks in Southern California / N. Kotake, Y. Otsuka, T. Ogawa, T. Tsugawa, A. Saito // Earth Planets Space. - 2007 . - Vol. 59. P. 95-102,

66. Otsuka Y. GPS observations of medium-scale traveling ionospheric disturbances over Europe / Y. Otsuka, K. Suzuki, S. Nakagawa, M. Nishioka, K. Shiokawa, T. Tsugawa // Ann. Geophys. - 2013. - Vol. 31. P. 163-172.

67. Sherstyukov R.O. Collocated ionosonde and dense GPS/GLONASS network measurements of midlatitude MSTIDs. / R. Sherstyukov, A.D. Akchurin, O. Sherstyukov. // Advances in Space Research. - 2017. - Vol. 61. P. 1717-1725. doi:10.1016/j.asr.2017.11.026.

68. Andrews M.K. Electron density distribution above the winter pole / M.K. Andrews, J.O. Thomas // Nature. London. - 1969. -Vol. 221(5577). P. 223—227.

69. Halcrow B. A model of F2-peak electron densities in the main trough region of the ionosphere/ B. Halcrow, J.S. Nisbet // Radio Sci. - 1977. -Vol. 12(5). P. 815—820.

70. Mendillo M.The baselevel ionospheric though / M. Mendillo, C.C. Chacko // J. Geophys. Res. - 1977. - Vol. 82(32). P. 5129-5137.

71. Wildman P.J.L. Structure and morphology of the main plasma trough in the topside ionosphere. / P.J.L. Wildman, R.C. Sagalin, M. Ahmed - Preprint Air Force Geophys. Lab. Hanscom AFB Mas. 1976, 12 c.

72. Афонина Н.В. Измерения электронной температуры на спутниках и особенности ее поведения в области главного ионосферного провала / Н.В. Афонина, О.П. Коломийцев, Ю.Г. Мизун // Геомагнетизм и аэрономия.- 1978. Т. 18(3). С. 432—435.

73. Карпачев А.Т. Долготный эффект в ионосфере по данным ИСЗ "Интеркосмос-19" / А.Т. Карпачев, В.Н. Машкова // Физика ионосферы и магнитосферы: сб. науч. тр. М.: ИЗМИРАН, 1983. С. 5- 15.

74. Бенькова Н.П. Профили электронной концентрации в субавроральной зоне по данным ИК-19 и наземных станций / Н.П. Бенькова, Г.В. Васильев, Е.Ф. Козлов, Н.А. Коченова, Ю.В. Кушнеревский, Н.И. Саморокин, А.И. Филиппова, М.Д. Флигель // Физические процессы в области главного ионосферного провала: сб. науч. тр. Прага: Ин-т геофизики ЧСАН, 1983. С. 43-52.

75. Индюков А.Е. Взаимодействие ионосферы с плазмосферой и образование экваториальной стенки провала / А.Е. Индюков, Н.Н. Климов, И.А. Кринберг, А.В. Тащилин, Г.В. Васильев, М.Д. Флигель // Физические процессы в области главного ионосферного провала: сб. науч. тр. Прага: Ин-т геофизики ЧСАН, 1983. С. 99-104.

76. Деминов М.Г Структура субавроральной ионосферы в период магнитосферной бури по данным ИСЗ "Интеркосмос-19"/ М.Г. Деминов, А.Т. Карпачев, Ю.В. Кушнеревский, Я. Шмилауэр // Геомагнетизм и аэрономия. - 1985. Т. 25(3). С. 406—410.

77. Данилкин Н.П.Радиозондирование ионосферы с искусственных спутников Земли/ Н.П. Данилкин, С.В.Журавлев, Н.Г. Котонаева // Энциклопедия низкотемпературной плазмы.

Серия Б.Т. 1-3. Ионосферная плазма.Ч.2 /отв. ред. В.Д. Кузнецов, Ю.Я. Ружин.- М.: Янус-К, 2009.-С. 35-44

78. Бенькова Н.П. Структура и динамика субавроральной ионосферы. / Н.П. Бенькова, Е.Ф. Козлов, Н.А. Коченова, Н.И. Саморокин, М.Д. Флигель - М. Наука 1993. 144с.

79. Andreeva, E. S. Radio tomographic reconstruction of ionization dip in the plasma near the Earth // J. Exp. Theor. Phys. Lett. - 1990 - Vol. 52. P. 142-148.

80. Куницын В. Е. Радиотомография ионосферы. / В. Е. Куницын, Е. Д. Терещенко, Е. С. Андреева— М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007. 336 с.

81. Bust, G. S. History, current state, and future directions of ionospheric imaging./ G. S. Bust, C. N. Mitchell // Rev. Geophys. - 2008. - Vol. 46. P. RG1003. doi:10.1029/2006RG000212.

82. Kunitsyn V.E. Radiokymography of the Ionosphere/ V.E. Kunitsyn, E.D. Tereshchenko //IEEE Antennas Propag. Mag. - 1992. - Vol.34. P.22-32.

83. Tereshchenko E.D. Spatial structure of auroral day-time ionospheric electron density irregularities generated by a powerful HF-wave./ E.D. Tereshchenko, B. Z. Khudukon, M. Rietveld., A. Brekke // Ann. Geophys. - 1998. - Vol.16. P. 812-820.

84. Kakinami Y. Validation of electron density and temperature observed by DEMETER. / Y. Kakinami , M. Kamogawa, T. Onishi, K. Mochizuki, J.-P. Lebreton, S. Watanabe, M.-Y.Yamamoto, T. Mogi // Adv. Space Res. - 2013. - Vol. 52. P. 1267-1273. doi:10.1016/j.asr.2013.07.003.

85. Lomidze L. Calibration and validation of Swarm plasma densities and electron temperatures using ground-based radars and satellite radio occultation measurements. / L. Lomidze, D. J. Knudsen, J. Burchill, A. Kouznetsov, S. C. Buchert // Radio Science. -2018. -Vol.53. P. 15-36. doi :10.1002/2017RS006415

86. Wang X. Preliminary validation of in situ electron density measurements onboard CSES using observations from Swarm Satellites. / X.Wang, W. Cheng, D. Yang D. Liu // Advances in Space Research. - 2019. - Vol. 64. No 4. P. 982-994

87. Данилов А.Д. Метеорологические эффекты в ионосфере / А.Д. Данилов, Э.С. Казимировский, Г.В. Вергасова, Г.Я. Хачикян - Ленинград: Гидрометеоиздат. 1987. 268 с.

88. Медведев А.В. Развитие методов и аппаратных средств радиофизических исследований верхней атмосферы земли на иркутском радаре некогерентного рассеяния: дис. : дис. д-ра физ.-мат. наук: 01.04.03 / Медведев Андрей Всеволодович. - Иркутск. 2014. - 225 с.

89. Belashov V.Yu. Solitary Waves in Dispersive Complex Media. Theory, Simulation, Applications./ V. Yu Belashov., S.V. Vladimirov // Springer-Verlag GmbH & Co. KG Berlin Heidelberg in cooperation with Springer-Verlag New York Inc. and Springer-Verlag Tokyo Inc. -2005. 303 p.

90. Белашов В.Ю. Солитоны. Теория, моделирование, приложения. / В.Ю. Белашов, Е.С. Белашова - Казань: РИЦ «Школа», 2016. 273 с.

91. Belashov V.Yu. Structure and Evolution of IGW and TID in Regions with Sharp Gradients of the Ionospheric Parameters / V.Yu. Belashov, E.S. Belashova, S.V. Vladimirov // Journal of Geophysical Research. - 2007. - Vol. 112. A07302. doi: 10.1029/ 2006JA012220.

92. Belashov V.Yu., Belashova E.S. Dynamics of IGW and traveling ionospheric disturbances in regions with sharp gradients of the ionospheric parameters / V.Yu. Belashov, E.S. Belashova // Advances in Space Research. - 2015. - Vol. 56. No. 2. P. 333-340. doi:10.1016/j.asr.2015.04.008

93. Котова Г.А. Плазмосфера Земли. Современное состояние исследований (обзор) Геомагнетизм и аэрономия. - 2007, - Т. 47. № 4 с. 435-449

94. Nagy A.F. Nighttime cooling of the protonosphere /. A.F. Nagy, P. Bauer, E.G. Fontheim // J. Geophys. Res. - 1968. - Vol. 73. No 19. P. 6259-6274.

95. Moffett R.J. Coupling between the F-region and the protonosphere: Numerical solution of the time dependent equations / R.J. Moffett, J.A Murphy. // Planet. Space Sci. - 1973. - Vol. 21. No 1. P. 43-52.

96. Park C.G. Influence of thermal plasma flow on the mid-latitude nighttime F2 layer: effects of electric fields and neutral winds inside the plasmasphere / C.G. Park, P.M. Banks // J. Geophys. Res. - 1974. - Vol. 79. N 31. P. 4661—4668.

97. Кринберг И.А.Модель ионосферы с учетом движения плазмы вдоль геомагнитных силовых линий/ И. А. Кринберг, В. А. Кузьмин, Г. И. Гершенгорн // Геомагнетизм и аэрономия. -1974. - Т. 14, № 2. С. 224—230.

98. Поляков В.М. Математическая модель динамики и энергетики плазменных компонент ионосферы и плазмосферы / В.М. Поляков, Г.В. Попов, М.А. Коен, Г.В. Хазанов // Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца: сб. науч. тр. М.: Наука, 1975. Вып. 33. С. 3-16.

99. Никитин М. A. Динамическая модель ионосферно - протоносферного взаимодействия / М.А. Никитин, Л.П. Захаров, Р.В. Гострем // Геомагнетизм и аэрономия. - 1976. - Т. 16, № 3. С. 423-430.

100. Кол Г. Возможное влияние диффузии между магнитно-сопряженными точками на сезонную аномалию в слое F // Распределение электронов в верхней атмосфере / пер. с англ. М.: Мир, 1969. С. 216-224.

101. Mayr H.G. A theoretical model of the ionosphere dynamics with interhemispheric coupling / H.G. Mayr, E.G. Fontheim, L.H. Brace, H.C. Brinton, H.A. Taylor // J. Atmos. Terr. Phys. -1972. - Vol. 34, No 10. P. 1659-1680.

102. Bailey G.J. Interhemispheric flow of thermal plasma in a closed magnetic flux tube at mid-latitudes under sunspot minimum conditions / G.J. Bailey, R.J. Moffett, J.A. Murphy // Planet. Space Sci. - 1978. - Vol. 26, N 8. P. 735-765.

103. Banks P.M. Dynamical behavior of thermal protons in the mid-latitude ionosphere and magnetosphere / P.M. Banks, A.F. Nagy, W.I. Axford // Planet. Space Sci. - 1971. - Vol. 19, No 9. P. 1053-1067.

104. Murphy J.A. Calculated daily variations O+ and H+ at mid-latitudes. 1. Protonospheric replenishment and F-region behavior at sunspot minimum / J.A. Murphy, G.J. Bailey, R.J. Moffett // J. Atmos. Terr. Phys. - 1976. - Vol. 38. No 4. P. 351-364.

105. Mayr H.G. Study of the thermal plasma on closed field lines outside the plasmasphere / H.G. Mayr, J.M. Grebowsky, H.A. Taylor // Planet. Space Sci. - 1970. -Vol. 18. No 8. P. 1123-1135.

106. Marubashi K. Effects of convection electric field on the thermal plasma flow between the ionosphere and the protonosphere // Planet. Space Sci. - 1979. - Vol. 27, No 5. P. 603-615.

107. Mayr H.G. Uon composition and temperature in the topside ionosphere / H.G. Mayr, L.H. Brace, G.S. Dunham // J. Geophys. Res. - 1967. - Vol. 72. NO 17. P. 4391-4404.

108. Кутимская М.А. Динамическая модель взаимодействия области F ионосферы и плазмосферы / М.А. Кутимская, В.М. Поляков, Н.Н. Климов, Г.М. Кузнецова, Г.И. Гершенгорн // Геомагнетизм и аэрономия. - 1973. - Т. 13, № 1. С. 41-46.

109. Young E.R. A computer simulation of the midlatitude plasmasphere and ionosphere / E.R. Young, D.G. Torr, P. Richards, A.F. Nagy // Planet. Space Sci. - 1980. Vol. 28. No 8. P. 881-893.

110. Кринберг И. А. Ионосфера и плазмосфера. / И. А. Кринберг, А. В. Тащилин - М.: Наука, 1984. 190 с.

111. Carpenter D.L. Whistler studies of the plasmapause in the magnetosphere. I: Temporal variations in the position of the "knee" and some evidence on plasma motions near the "knee" // J. Geoph. Res. - 1966. - Vol. 71. P. 693-709.

112. Carpenter D.L. Plasmaspheric dynamics in the duskside bulge region: a new look at an old topic / D.L. Carpenter, B.L. Giles, C.R. Chappell, P.M.E. R.R. Decreau, Anderson, A.M. Persoon. A.J. Smith, Y. Corcuff, P. Canu // J. Geophys. Res. - 1993. - Vol. 98. P. 19243-19271.

113. Higel B. Electron density and plasmapause characteristics at 6.6Re: a statistical study of the GEOS-2 relaxation sounder data / B. Higel, L. Wu // J. Geophys. Res. - 1984. - Vol. 89. P. 1583 -1601.

114. Burch J. L. The Image Mission // Edited by Southwest Research Institute, San Antonio, Texas, USA Reprinted from Space Science Reviews, -2000 -Vol. 91. No 5.

115. Goldstein J. Plasmasphere Response: Tutorial and Review of Recent Imaging Results. // Space Sci Rev. - 2006. - Vol. 124. P.203-216 doi:10.1007/s11214-006-9105-y

116. Reinisch B. W. The radio plasma imager investigation on the IMAGE spacecraft /B. W. Reinisch, D. M. Haines, K. Bibl, G. Cheney, I. A. Galkin, X. Huang, S. H. Myers, G. S. Sales, R. F. Benson, S. F. Fung, J. L. Green, S. Boardsen, W. W. L. Taylor, J.-L. Bougeret, R. Manning, N. Meyervernet, M. Moncuquet, D. L. Carpenter, D. L. Gallagher, P. Reiff // Space Science Reviews. - 2000. -Vol. 91. P.319-359. doi:10.1023/A:1005252602159.

117. Angerami J.J. Whistler duct properties deduced from VLF observations made with the Ogo 3 satellite near the magnetic equator // J. Geophys. Res. - 1970. - Vol. 75. No 31. P. 6115-6135.

118. Bernhardt P.A. Protonospheric-ionospheric modeling of VLF ducts / P.A. Bernhardt, C.G. Park // J. Geophys. Res. - 1977. -Vol. 82. No 32. P. 5222-5230.

119. Walker A.D.M. Formation of whistler ducts // Planet. Space Sci. - 1978. - Vol. 26. No 4. P. 375-379.

120. Гульельми А. В. Геомагнитные пульсации и диагностика магнитосферы. / А. В. Гульельми, В. А.Троицкая - М.:«Наука», 1973. 208 с.

121. Лихтер Я.И. Волновая диагностика приземной плазмы. / Я.И. Лихтер, А.В. Гульельми, Л.М. Ерухимов, Г.А. Михайлова - М.: Наука, 1988. - 215 с.

122. Борисов Н.Д. Возможность формирования магнитосферных дактов при локальном нагреве ионосферы / Н.Д. Борисов, И.П. Золотарев // Геомагнетизм и аэрономия. - 1983. -Т. 23. № 5. С. 797-803.

123. Кринберг И.А. Образование плазмосферных дактов / И.А. Кринберг, А.В. Тащилин // Геомагнетизм и аэрономия. - 1988. -Т. 28. № 1. С. 109—113.

124. Brace L. H. Global empirical models of ionospheric electron temperature in the upper F-region and plasmasphere based on in situ measurements from the Atmosphere Explorer-C, ISIS-1 and ISIS-2 satellites./ L. H. Brace, L. H. Theis // Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics. -1981. -Vol 43 No 12. P. 1317-1343. doi:10.1016/0021-9169(81)90157-4

125. Grocott A. Characteristics of medium-scale traveling ionospheric disturbances observed near the Antarctic Peninsula by HF radar. / A. Grocott, K. Hosokawa, T. Ishida, M. Lester, S. E. Milan, M. P. Freeman, N. Sato, A. S. Yukimatu // J. Geophys. Res. Space Physics. - 2013. - Vol. 118. P. 5830-5841. doi:10.1002/jgra.50515.

126. Miyoshi Y. A global view of gravity waves in the thermosphere simulated by a general circulation model / Miyoshi, Y., H. Fujiwara, H. Jin, and H. Shinagawa // J. Geophys. Res. Space Physics. - 2014. - Vol. 119. P. 5807-5820. doi:10.1002/ 2014JA019848.

127. Wu D. Global gravity wave variances from Aura MLS: Characteristics and interpretation. / D. Wu , S. Eckermann // J. Atmos. Sci. - 2008. - Vol. 65. P. 3695-3718.

128. Vadas S. L. Numerical modeling of the global changes to the thermosphere and ionosphere from the dissipation of gravity waves from deep convection. / S. L. Vadas, H.-L. Liu, R. S.

Lieberman // J. Geophys. Res. Space Physics. - 2014. -Vol. 119. P. 7762-7793. doi:10.1002/2014JA020280.

129. Forbes J. M. Gravity wave-induced variability of the middle thermosphere / J. Forbes, S. L. Bruinsma, E. Doornbos, X. Zhang // J. Geophys. Res. Space Physics. - 2016. - Vol. 121. P. 69146923. doi:10.1002/2016JA022923.

130. Alexander S.P. Global distribution of atmospheric waves in the equatorial upper troposphere and lower stratosphere: COSMIC 128 observations of wave mean flow interactions. / S. P. Alexander, T. Tsuda, Y. Kawatani, M. Takahashi // J. Geophys. Res. - 2008. - Vol. 113. P. D24115. doi:10.1029/2008JD010039.

131. Zabotin N.A., Oceans are a major source of waves in the thermosphere. / . N.A. Zabotin ,

0. A. Godin, T.W.Bullett // J. Geophys. Res. Space Physics. - 2016. - Vol. 121. P. 3452-3463. doi:10.1002/2016JA022357.

132. Threshold magnitude for ionospheric TEC response to earthquakes / N. P. Perevalova,V. A. Sankov, E. I. Astafyeva, А. S. Zhupityaeva // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. - 2014. - Vol. 108. -P. 77-90.

133. Перевалова А.В. Исследование ионосферных возмущений методом трансионосферного GPS-зондирования: дис. д-ра физ.-мат. наук: 25.00.29 / Перевалова Наталья Петровна. Иркутск, 2014. - 286с.

134. Vadas S. L. Temporal evolution of neutral, thermospheric winds and plasma response using PFISR measurements of gravity waves. / S. L Vadas., M. J. Nicolls // J. Atmos. Sol. Terr. Phys.

- 2009. - Vol. 71. P. 744-770. doi:10.1016/j. jastp.2009.01.011

135. Livneh D. J. Omnipresent vertically coherent fluctuations in the ionosphere with a possible worldwide-midlatitude extent. / D. J. Livneh, I. Seker, F. T. Djuth, J. D. Mathews // J. Geophys. Res. - 2009. - Vol. 114. P. A06303 doi:10.1029/2008JA013999.

136. Frissell N. A. Sources and characteristics of medium-scale traveling ionospheric disturbances observed by high-frequency radars in the North American sector. / N. A. Frissell, J. B. H. Baker, J. M. Ruohoniemi, R. A. Greenwald, A. J. Gerrard, E. S. Miller, and M. L. West // J. Geophys. Res. Space Physics. - 2016. - Vol. 121. P. 3722-3739. doi:10.1002/2015JA022168.

137. Reinisch B. W. New Digisonde for research and monitoring applications / B. W. Reinisch,

1. A. Galkin, G. M. Khmyrov, A. V. Kozlov, K. Bibl, I. A. Lisysyan, G. P. Cheney, X. Huang, D. F. Kitrosser, V. V. Paznukhov, Y. Luo, W. Jones, S. Stelmash, R. Hamel, J. Grochmal // Radio Science.

- 2009. - Vol. 44. P. RS0A24. doi:10.1029/2008RS004115.

138. Rietveld M.T. The Troms0 dynasonde / M.T. Rietveld, J.W. Wright, N. Zabotin, M.L.V. Pitteway // Polar Science - 2008. - Vol. 2. P. 55-71.

139. Fagundes P.R. A computational tool for ionosonde CADI's ionogram analysis Valdir Gil Pillat, L. N. F. Guimaraes, P. R. Fagundes , J' D. Simoes da Silva // Computers & Geosciences - 2013. - Vol. 52. P. 372-378

140. Lan J. Observation of short-period ionospheric disturbances using a portable digital ionosonde at Sanya./ J. Lan, B. Ning, G. Li, Z. Zhu, L. Hu, W. Sun. // Radio Science. - 2018. - Vol. 53. P. 1521-1532. doi:10.1029/2018RS006699

141. Verhulst T. Vertical and oblique HF sounding with a network of synchronised ionosondes / T. Verhulst , D. Altadill, J Mielich, B Reinisch, I. Galkin, A. Mouzakisf , A. Belehaki, D. Buresova, S. Stankov, E. Blanch, D. Kouba // Advances in Space Research - 2017. - Vol. 60. P. 1644-1656

142. Podlesny, A.V. Vertical ionosphere sounding using continuous signals with linear frequency modulation / A.V. Podlesny, V.I. Kurkin, A.V. Medvedev, K.G. Ratovsky // Proc. XXX URSI General Assembly, Istanbul, Turkey. — 2011 — P. 605-1145.

143. Крашенинников И.В. Модовая структура ионограмм НЗ при некоторых видах искусственного возмущения ионосферы / И.В. Крашенинников, Б.Е. Лянной // Геомагнетизм и аэрономия. -1987. -Т. 27. № 6. -С. 936-942.

144. Бернгардт О. И. Автоматическая оценка динамики ионосферных неоднородностей с временами жизни 1-15 минут по данным скоростного ЛЧМ-ионозонда ИСЗФ СО РАН / О.И. Бернгардт Т.В. Бубнова А.В. Подлесный // Солнечно-земная физика. - 2018. - Т. 4(1). C.76-84. DOI: 10.12737/szf-41201807

145. Cervera M.A. Modeling ionospheric disturbance features in quasi-vertically incident ionograms using 3-D magnetoionic ray tracing and atmospheric gravity waves / M. A. Cervera T. J. Harris // Journal Of Geophysical Research: Space Physics. -2014. - Vol. 119. P. 431-440. doi :10.1002/2013JA019247.

146. Akchurin A.D. TID selection and research of its characteristics on ionograms / A.D. Akchurin, V.V. Bochkarev, V.R. Ildiryakov, K.M. Usupov // Proceedings of 30th URSI General Assembly and Scientific Symposium URSI GASS 2011. art. 6050965. (IEEE Xplore Digital Library) doi: 10.1109/URSIGASS.2011.6050965.

147. Акчурин. А. Д. Выделение быстротекущих мелкомасштабных неоднородностей на одноминутных ионограммах ионозонда «Циклон» / А.Д. Акчурин, К.М. Юсупов, О.Н. Шерстюков, В.Р. Ильдиряков //Гелиогеофизические исследования. - 2013. - No 4. - С. 101-110.

148. Акчурин А.Д. Реализация несложного PCI-целевого устройства / А.Д. Акчурин, Г.С. Смирнов // "Вопросы радиоэлектроники. серия Техника телевидения". - 2015. - No 1. C. 54-64

149. Акчурин А.Д. Система управления ионозонда «Циклон» / А.Д. Акчурин, К.М. Юсупов //-«Научно-технические ведомости СПбГУ, 2010, вып. 4, с 49-56

150. PCI local bus specification Revision 3.0 [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://files.cnblogs.com/li0803/PCI.Local.Bus.Specification.Revision.3.0.pdf

151. Выполнение транзакций на шине PCI. Реализация на VHDL [Электронный ресурс] -Режим доступа: http://habrahabr.ru/post/182152/

152. Руссинович М. Внутреннее устройство Microsoft Windows: Windows server 2003, Windows XP и Windows 2000. Мастер класс. / М. Руссинович, Д. Соломон -Пер. с англ. 4-е изд. -М.: Издательско-торговый дом «Русская Редакция»; СПб.: Питер, 2005. - 992 стр.

153. Орвик П. Windows Driver Foundation:Разработка драйверов: Пер. с англ. / П. Орвик, Г.Смит. - СПб.: «БХВ-Петербург», 2008. - 880 с.

154. Bullett T. Application of Autoscala to ionograms recorded by the VIPIR ionosonde. / T. Bullett, A. Malagnini, M. Pezzopane, C. Scotto // Advances in Space Research. -2010. - Vol.45. P. 1156-1172

155. M. Pezzopane and C. Scotto, The Automatic Scaling of Critical Frequency foF2 and MUF(3000)F2: a comparison between Autoscala and ARTIST 4.5 on Rome data./ Radio Sci. - 2007. -Vol. 42. P. RS4003. doi:10.1029/2006RS003581

156. Galkin I.A. The new ARTIST 5 for all digisondes / I.A. Galkin, B.W. Reinisch // Ionosonde Network Advisory Group Bulletin -2008. -Vol. 69, P. 8. URL: left angle brackethttp://www.ips.gov.au/IPSHosted/INAG/web-69/2008/artist5-inag.pdfright-pointing angle bracket.

157. Galkin I. A. The ARTIST 5 / I. A. Galkin, G.M. Khmyrov A.V. Kozlov B.W. Reinisch X. Huang V.V. Paznukhov // AIP Conference Proceedings. -2008. - Vol. 974. P. 150-159

158. Ivanov D. Adaptive Algorithms for Filtering Ionograms and Measuring Channel Parameters to Estimate its Availability. / D. Ivanov, V. Ivanov, R. Belgibaev, A. Laschevsky //2019 Systems of Signal Synchronization, Generating and Processing in Telecommunications (SINKHROINFO) proceedings. -Yaroslavl, 2019. P.1-4. doi:10.1109/SYNCHROINFO.2019.8813917.

159. Зыков Е.Ю. Методы автоматической обработки ионограмм вертикального зондирования ионосферы при исследовании динамики спорадического слоя E: дис. ... канд. физ.-мат. наук: 01.04.03/ Зыков Евгений Юрьевич. -Казань, 2014. -164 с.

160. Cummack C. H. The classification of distorted-mirror reflections and its ionospheric modification due to the underlying ionization / C. H. Cummack, J. Cooper J. // Atmos. Terr. Phys. -1986. -Vol. 48. P. 51-59,

161. Lobb R.J. The effects of travelling ionospheric disturbances on ionograms / R.J. Lobb J.E. Titheridge // J. Geophys Res. -1977. -Vol. 39. P. 129-138

162. Cooper J. The analysis of a travelling ionospheric disturbance with non-linear ionization response./ J. Cooper, C. H. Cummack // Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics. -1986. -Vol. 48, No. 1. P. 61-71.

163. Hargreaves J.K. The Solar-Terrestrial Environment: An Introduction to Geospace - the Science of the Terrestrial Upper Atmosphere, Ionosphere, and Magnetosphere // J.K. Hargreaves -Cambridge University Press, 1992. - 420 c.

164. Zabotin N. A. NeXtYZ: Three-dimensional electron density inversion for Dynasonde ionograms / N. A. Zabotin, J. W. Wright, G. A. Zhbankov // Radio Sci. -2006. -Vol. 41. RS6S32. doi:10.1029/2005RS003352.

165. Negrea C. Characteristics of acoustic gravity waves obtained from Dynasonde data / C. Negrea N. Zabotin, T. Bullett, T. Fuller-Rowell, T.-W. Fang, M. Codrescu // J. Geophys. Res. Space Physics -2016. -Vol. 121. P. 3665-3680. doi:10.1002/2016JA022495.

166. Wright J. W. Comparisons of EISCAT and Dynasonde ionospheric measurements: Simple to moderately structured plasma densities / J. W. Wright R. I. Kressman, T. S. Virdi, P. N. Collis // J. Atmos. Terr. Phys. -1988. -Vol. 50. P. 405-451

167. Paul A. K. Medium scale structure of the F region. // Radio Sci. - 1989. Vol. 24. P. 301309. doi: 10.1029/RS024i003p00301

168. Paul A. K. Applications for high-accuracy digital ionosonde data // Radio Science. - 1991. V. 26. No 4. P. 949-958.

169. Гонсалес Р. С. Цифровая обработка изображений: Пер. с англ -3-е изд., перераб. и доп. - М: Техносфера, 2012 - 1104 с. , ISBN 978-5-94836-331-8

170. Прэтт У. Цифровая обработка изображений: Пер. с англ. -М.: Мир, 1982. -Кн. 1. -312

с., ил.

171. Akchurin A. MSTID extraction from more frequent ionograms / А. Akchurin , G. Smirnov // 32nd URSI GASS 2017. - 2017. P. 1-4. doi: 10.23919/URSIGASS.2017.8105046.

172. Paul, A. K. F region tilts and ionogram analysis / A. K. Paul // Radio Sci. -1985. -Vol. 20. P.959-971. doi: 10.1029/RS020i004p00959.

173. Paul A. K. Optimum space, time and frequency sampling of the ionosphere with advanced digital ionosondes / A. K. Paul, D. B. Sailors // AGARD Conference Proceedings 486. - 1991. P. 3.13.8

174. Lynn K. J. W., R. S. Gardiner-Garden, and A. Heitmann (2016) The observed compression and expansion of the F2 ionosphere as a major component of ionospheric variability. / K. J. W. Lynn, R. S. Gardiner-Garden, A. Heitmann // Radio Sci. - 2016. -Vol. 51. P. 538-552. doi :10.1002/2016RS006036.

175. Дэвис К. Радиоволны в ионосфере. Пер. с англ. -М.:1973. 497 с., ил.

176. Fejer B. G. Ionospheric irregularities. / B. G. Fejer, M. C. Kelley // Rev. Geophys. -1980. -Vol. 18. P. 401-454. doi: 10.1029/RG018i002p00401

177. Марпл - мл. С.Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения: Пер. с англ. -М.: Мир, 1990. - 584 с., ил.

178. Hernandez-Pajares M. Medium-scale traveling ionospheric disturbances affecting GPS measurements: Spatial and temporal analysis. / M. Hernandez-Pajares, J. M. Juan, J. Sanz // J. Geophys. Res. - 2006. - Vol. 111. P. A07S11. doi:10.1029/2005JA011474.

179. Hernandez-Pajares M. Propagation of medium scale traveling ionospheric disturbances at different latitudes and solar cycle conditions. / M. Hernández-Pajares, J. M. Juan, J. Sanz, A. Aragón-Ángel // Radio Sci. - 2012. - Vol. 47. P. RS0K05. doi:10.1029/2011RS004951

180. Chen G. A statistical analysis of medium-scale traveling ionospheric disturbances during 2014-2017 using the Hong Kong CORS network. / G. Chen, C. Zhou , Y. Liu et al. // Earth Planets Space - 2019.- Vol. 71. No 52. doi:10.1186/s40623 -019-1031 -9

181. Lei J. Variations of electron density based on long-term incoherent scatter radar and ionosonde measurements over Millstone Hill. / J. Lei, L. Liu, W. Wan, S.-R. Zhang // Radio Sci. -2005. - Vol .40. P. RS2008. doi:10.1029/2004RS003106.

182. Lei J. A statistical study of ionospheric profile parameters derived from Millstone Hill incoherent scatter radar measurements. / J. Lei, L. Liu , W. Wan, S.-R. Zhang, J. M. Holt // Geophys. Res. Lett. - 2004. - Vol. 31. P. L14804. doi:10.1029/2004GL020578.

183. Bilitza D. International Reference Ionosphere 2016: From ionospheric climate to real-time weather predictions. / D. Bilitza, D. Altadill, V. Truhlik, V. Shubin, I. Galkin, B. Reinisch, X. Huang // Space Weather. - 2017. - Vol. 15. P. 418-429. doi:10.1002/2016SW001593.

184. Francis S.H. A theory of medium-scale traveling ionospheric disturbances/ S.H. Francis // J. Geophys. Res., -1974, -Vol. 79 No 34, P. 5245-5260.

185. Onishi T. First simultaneous observations of daytime MSTIDs over North America using GPS-TEC and DEMETER satellite data. / T. Onishi , T. Tsugawa, Y. Otsuka, J.-J. Berthelier, J.-P. Lebreton // Geophys. Res. Lett. - 2009. - Vol. 36. P. L11808. doi:10.1029/ 2009GL038156.

186. Makela J.J. Overview of nighttime ionospheric instabilities at low- and mid-latitudes: coupling aspects resulting in structuring at the mesoscale/ J.J. Makela, Y. Otsuka // Space Science Review. -2012. -Vol. 168 , P. 419-440, doi: 10.1007/s11214-011-9816-6.

187. Otsuka Y. GPS observations of medium-scale traveling ionospheric disturbances over Europe / Y. Otsuka, K. Suzuki, S. Nakagawa, M. Nishioka, K. Shiokawa, T. Tsugawa // Ann. Geophys. 2013. Vol. 31. P 163-172.

188. Francis S. H. Global propagation of atmospheric gravity waves: A review./ S. H. Francis // J. Atmos. Terr. Phys. -1975. -Vol. 37. P. 1011.

189. Smirnov G. Comparison of electron densities and temperatures on satellite in situ measurements and ground remote observations / G. Smirnov, A. Akchurin // 2019 Russian Open Conference on Radio Wave Propagation Proceedings. -Kazan, 2019. -No 8810370. P. 131-134. doi: 10.1109/RWP.2019.8810370

190. Knudsen D.J. Thermal ion imagers and Langmuir probes in the Swarm electric field instruments./ D.J. Knudsen, J.K. Burchill, S. C. Buchert, A. I. Eriksson, R. Gill, J.-E. Wahlund, B. Moffat // Journal of Geophysical Research: Space Physics. -2017. -Vol. 122. P. 2655-2673. doi:10.1002/ 2016JA022571

191. Файловый сервер данных ESA [Электронный ресурс]. - Режим доступа: ftp://swarm-diss.eo.esa.int, свободный

192. Highly interactive data manipulation and retrieval interface for the ESA Swarm constellation mission products VirES for Swarm [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://vires.services, свободный

193. VirES for Swarm tutorial slides [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://vires.services/eoxs_static/other/VirES_for_Swarm_Tutorial_Slides.pdf, свободный

194. Hocke K. A review of atmospheric gravity waves and traveling ionospheric disturbances./ K. Hocke, K. Schlegel // Ann. Geophys. - 1996. -Vol. 14. P. 917-940

195. CDF data format [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://earth.esa.int/documents/10174/1514862/Swarm_L1b_CDF_Data_Format, свободный

196. Yin F. Comprehensive analysis of the magnetic signatures of small-scale traveling ionospheric disturbances, as observed by Swarm. / Yin, F., Luhr, H., Park, J., & Wang, L. // Journal of Geophysical Research: Space Physics. - 2019. - Vol. 124. doi:10.1029/2019JA027523

197. Gong Y. Effect of temperature and vertical drift on helium ion concentration over Arecibo during solar maximum. / Y. Gong, X. Lv, Q. Zhou, Q. Ma, M. Scott, S. Zhang // Journal of Geophysical Research: Space Physics. -2019. - Vol. 124. P. 9194-9202. doi: 10.1029/2019JA027144

198. Ryu K. Variation of the topside ionosphere during the last solar minimum period studied with multisatellite measurements of electron density and temperature / K. Ryu, Y. Kwak, Y. H. Kim, J. Park, J. Lee, and K. Min // J. Geophys. Res. Space Physics -2016. -Vol. 121. P. 7269-7286. doi:10.1002/2015JA022317.

199. Su F. The correlation between electron temperature and density in the topside ionosphere during 2006-2009 / F. Su, W. Wang, A. G. Burns, X. Yue, and F. Zhu // J. Geophys. Res. Space Physics - 2015. - Vol. 120. P. 10724-10739. doi:10.1002/ 2015JA021303.

200. Hsu C.-T. Daytime ion and electron temperatures in the topside ionosphere at middle latitudes / C.-T. Hsu R. A. Heelis // J. Geophys. Res. Space Physics - 2017. - Vol. 122. P. 2202-2209. doi:10.1002/ 2016JA023599.

201. Djuth F.T. Arecibo's thermospheric gravity waves and the case for an ocean source/ F.T. Djuth, L. D. Zhang, D. J. Livneh, I. Seker, S. M. Smith, M. P. Sulzer, J. D. Mathews, R. L. Walterscheid // J. Geophys. Res. -2010. -Vol 115, A08305, doi:10.1029/2009JA014799.

202. Хабитуев Д.С. Определение параметров внешней ионосферы над восточной Сибирью по данным иркутского радара некогерентного рассеяния и карт полного электронного содержания: дис. к-та физ.-мат. наук: 25.00.29 / Хабитуев Денис Сергеевич. - Иркутск. 2014. -102с.

203. Shpynev B.G. Estimation of the plasmasphere electron density and O+/H+ transition height from Irkutsk incoherent scatter data and GPS total electron content. / B.G. Shpynev, D.S. Khabituev // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. -2014. - Vol 119. P. 223-228. DOI: 10.1016/j.jastp.2014.01.007.

204. Miller E. S. Topside signature of medium-scale traveling ionospheric disturbances. / E. S. Miller, H. Kil, J. J. Makela, R. A. Heelis, E. R. Talaat, A. Gross, // Ann. Geophys. -2014. - Vol. 32. P. 959-965. doi:10.5194/angeo-32-959-2014

205. Brace L. H. An empirical model of the interrelationship of electron temperature and density in the daytime thermosphere at solar minimum./ L. H. Brace, R. F. Theis // Geophys. Res. Lett. - 1978. -vol. 5 No 4. P. 275-278. doi:10.1029/GL005i004p00275.

206. Schunk R. W. Electron temperatures in the F region of the ionosphere: Theory and observations. / R. W. Schunk, A. F. Nagy // Rev, Geophys. -1978. -Vol 16 No 3. P. 355-399. doi:10.1029/RG016i003p00355.

207. Schunk R. W. Ionospheres-physics, plasma physics, and chemistry./ R. W. Schunk, A. F. Nagy - 2nd ed. - Cambridge, U. K.: Cambridge Univ. Press, -2009. doi:10.1017/CBO9780511635342.

208. Карпачев А.Т. Исследования F-рассеяния по данным внешнего зондирования ионосферы на спутнике интеркосмос-19 / А.Т. Карпачев, В.А. Телегин // Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Серия Б. Т. 1-3. Ионосферная плазма.Ч. 1 /отв. ред. В.Д. Кузнецов, Ю.Я. Ружин.- М.: Янус-К, 2009. -С. 447-453