Разработка основ диагностики и прогнозирования состояния ионосферы в Арктическом регионе Российской Федерации на основе анализа отечественных наблюдений солнечной, ионосферной и геомагнитной активности.

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 20-72-10023

НазваниеРазработка основ диагностики и прогнозирования состояния ионосферы в Арктическом регионе Российской Федерации на основе анализа отечественных наблюдений солнечной, ионосферной и геомагнитной активности.

Руководитель Абунин Артем Анатольевич, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова Российской академии наук , г Москва

Конкурс №50 - Конкурс 2020 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-703 - Солнце и Солнечная система

Ключевые слова Солнечно-земная физика, космическая погода, солнечная активность, геомагнитная активность, состояние ионосферы, вертикальное зондирование ионосферы, наклонное зондирование ионосферы, прогнозирование космической погоды.

Код ГРНТИ41.21.15, 37.15.29, 41.21.25

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Одной из основных задач солнечно-земной физики является анализ влияния солнечной и геомагнитной активности на состояние околоземного пространства, а также прогнозирование этого состояния с различной степенью заблаговременности. Именно Солнце определяет состояние биосферы, магнитосферы, ионосферы и атмосферы Земли. Это воздействие происходит посредством электромагнитного излучения, потоков релятивистских частиц и высокоскоростных потоков солнечной плазмы в виде рекуррентных потоков солнечного ветра из корональных дыр, а также спорадических корональных выбросов массы. Такое воздействие способно вызывать негативные последствия, особенно в ионосфере, например: − Изменение состояния ионосферы вследствие ионизации частиц ультрафиолетовым и рентгеновским излучением может приводить к перебоям в системах связи и радиолокации, использующих ионосферу как отражающий слой или как среду распространения радиоволн. − Возникающие в E слое токи во время геомагнитных бурь могут способствовать формированию индуцированных токов в линиях связи, электрических энергосистемах и трубопроводах на Земле, а также на космических аппаратах в околоземном пространстве. − Увеличение электромагнитного излучения Солнца в микроволновом и радиодиапазонах может создавать помехи радарам, системам навигации и связи и т.д. Таким образом, необходимо знать текущее состояние ионосферы и уметь прогнозировать ее характеристики на перспективу. Большинство существующих ионосферных моделей в качестве входной информации используют различные глобальные индексы солнечной и геомагнитной активности, в основном, из зарубежных открытых источников. Важно отметить, что наблюдались случаи, когда доступ к этим данным был временно ограничен по неизвестным причинам. В качестве входных параметров, характеризующих солнечную активность, чаще всего используют суточный индекс F10.7 (поток радиоизлучения Солнца на длине волны 10.7 см), фактическую площадь и число солнечных пятен и т.д.; геомагнитную активность – планетарные (глобальные) Ap/Kp индексы (среднесуточные или трехчасовые индексы геомагнитной активности). Хотя в некоторых случаях (напр., при анализе состояния ионосферы в высокоширотной части), необходимо знать локальные характеристики. Еще одной важной проблемой использования ионосферных моделей является очень скудная верификация их работы с экспериментальными данными. Особенно это касается Арктической зоны Российской Федерации. Целью данного проекта является исследование связей между характеристиками солнечной и геомагнитной активности и параметрами ионосферы (регулярные слои E, F1 и F2, а также спорадические слои Es) в Арктическом регионе Российской Федерации, а также создание основ диагностики и прогнозирования состояния ионосферы в этой зоне на основе отечественных наблюдений. В ходе реализации проекта будут разработаны новые эффективные отечественные солнечно-ионосферные и секторные геомагнитные индексы, которые позволят более точно оценивать текущее состояние ионосферы в Арктическом регионе Российской Федерации. Необходимость создания новых индексов связана ещё и с тем, что наблюдаемое в последнем 24-ом цикле солнечной активности уменьшение магнитного поля Солнца привело к нарушению линейности связи между прямыми солнечными индексами и используемыми ранее солнечными индексами, скорректированными по ионосферным параметрам (foF2) [Деминов и др., 2020]. Данные солнечно-ионосферные индексы будут крайне необходимы для более точного анализа ионосферных данных, полученных в 24-ом цикле, а также для мониторинга и прогноза состояния ионосферы на фазе роста 25-го цикла. В рамках прикладного аспекта, будут разработаны основы диагностики и прогнозирования состояния ионосферы в Арктическом регионе Российской Федерации на основе анализа отечественных наблюдений солнечной, ионосферной и геомагнитной активности. Кроме того, в ходе реализации проекта будет выполнена модернизация и развитие отечественной наблюдательной сети: (1) будут развернуты дополнительные наблюдения на радиотрассах наклонного зондирования ионосферы протяженностью около 800 км; (2) будут возобновлены регулярные измерения потока радиоизлучения Солнца на длине волны близкой к 10.7 см в ИЗМИРАН. Ссылки: − Деминов М.Г., Непомнящая Е.В., Обридко В.Н. Индексы солнечной активности для параметров ионосферы в циклах 23 и 24 // Геомагнетизм и аэрономия, Т. 60, №1, С. 3-8, 2020.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Мелкумян А.А., Белов А.В., Абунина М.А., Абунин А.А., Ерошенко Е.А., Янке В.Г., Оленева В.А. Solar wind temperature–velocity relationship over the last five solar cycles and Forbush decreases associated with different types of interplanetary disturbance Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, V. 500, I. 3, P. 2786–2797 (год публикации - 2021)
10.1093/mnras/staa3366

2. Николаева В.Д., Гордеев Е.И., Рогов Д.Д., Николаев А.В. Калибровка модели авроральной ионосферы AIM-E для расчета параметров регулярного E слоя Солнечно-земная физика, Т. 7, № 1, с. 51-58 (год публикации - 2021)
10.12737/szf-71202106

3. Деминов М.Г., Шубин В.Н., Деминов Р.Г. Зависимость годовой асимметрии в NmF2 от геомагнитной широты и солнечной активности Геомагнетизм и аэрономия, Т. 61, № 3, с. 347–353 (год публикации - 2021)
10.31857/S0016794021030032

4. Паорис Е., Абунина М., Белов А., Мавромичалаки Е. Statistical analysis on the current capability to predict the Ap Geomagnetic Index New Astronomy, 86, 01570 (год публикации - 2021)
10.1016/j.newast.2021.101570

5. Белов А., Папаиоаноу А., Абунина М., Думбович М., Ричардсон И.Г., Хибер Б., Кюль П., Анастасиадис А., Воурлидас А., Ерошенко Е., Абунин А. On the Rigidity Spectrum of Cosmic-Ray Variations within Propagating Interplanetary Disturbances: Neutron Monitor and SOHO/EPHIN Observations at ~1–10 GV The Astrophysical Journal, V. 908, N. 1, ID. 5, 14 pp. (год публикации - 2021)
10.3847/1538-4357/abd724

6. Фрейхер фон Форстнет Дж.Л., Думбович М., Мостл С., Джуо Дж., ..., Белов А.В., Абунина М.А. и др. Radial Evolution of the April 2020 Stealth Coronal Mass Ejection between 0.8 and 1 AU - A Comparison of Forbush Decreases at Solar Orbiter and Earth Astronomy & Astrophysics (год публикации - 2021)
10.1051/0004-6361/202039848

7. Мелкумян А.А., Белов А.В., Абунина М.А., Абунин А.А., Ерошенко Е.А., Янке В.Г. Связь скорости и температуры солнечного ветра и межпланетные возмущения, модулирующие космические лучи Труды конференции «Солнечная и солнечно-земная физика-2020», Санкт-Петербург, С. 201-204 (год публикации - 2020)
10.31725/0552-5829-2020-201-204

8. Абунина М.А., Белов А.В., Шлык Н.С., Ерошенко Е.А., Абунин А.А., Оленева В.А., Прямушкина И.И., Янке В.Г. Форбуш-эффекты, созданные выбросами солнечного вещества с магнитными облаками Геомагнетизм и аэрономия, Т. 61. №5. С. 572-582 (год публикации - 2021)
10.31857/S0016794021050023

9. Белов А.В, Абунина М.А., Ерошенко Е.А., Абунин А.А., Папаиоанноу А., Мавромичалаки Х. Модуляционная эффективность корональных выбросов с различной структурой магнитного поля Известия РАН. Серия физическая, Т. 85. №10. С. 1513-1516. (год публикации - 2021)
10.31857/S0367676521100070

10. Деминов М.Г., Шубин В.Н., Бадин В.И. Model of the E-Layer Critical Frequency for the Auroral Region Geomagnetism and Aeronomy, Vol. 61, No. 5, pp. 713–720. (год публикации - 2021)
10.1134/S0016793221050054

11. Шлык Н.С., Белов А.В., Абунина М.А., Ерошенко Е.А., Абунин А.А., Оленева В.А., Янке В.Г. Влияние взаимодействующих возмущений солнечного ветра на вариации галактических космических лучей Геомагнетизм и аэрономия, Т. 61. №6. С. 694-703 (год публикации - 2021)
10.31857/S0016794021060134

12. Деминов М.Г., Деминова Г.Ф., Депуев В.Х., Депуева А.Х. Связь среднего за месяц ионосферного индекса T с индексами солнечной и геомагнитной активности Геомагнетизм и аэрономия, Т. 61. № 6. С. 735-740 (год публикации - 2021)
10.31857/S0016794021060043

13. Лингри Д., Мавромичалаки Х., Абунина М., Белов А., Ерошенко Е., Даглис И., Абунин А. Precursory signals of Forbush Decreases not connected with shock waves Solar Physics, V. 297. A24. 17 pp. (год публикации - 2022)
10.1007/s11207-022-01951-4

14. Мелкумян А.А., Белов А.В., Абунина М.А., Шлык Н.С., Абунин А.А., Оленева В.А., Янке В.Г. Особенности поведения временных параметров Форбуш-понижений, связанных с разными типами солнечных и межпланетных источников Геомагнетизм и Аэрономия, Т. 62. №2. С. 155-170 (год публикации - 2022)
10.31857/S0016794022010138

15. Папаилиоу М., Абунина М., Мавромичалаки Х., Белов А., Абунин А., Ерошенко Е., Янке В. Precursory Signs of Large Forbush Decreases Solar Physics, V. 296. I. 6. ID100 (год публикации - 2021)
10.1007/s11207-021-01844-y

16. Хегай В.В., Легенька А.Д., Абунин А.А., Абунина М.А., Белов А.В., Гайдаш С.П. Солнечная активность, вариации галактических космических лучей и глобальная сейсмичность Земли Геомагнетизм и Аэрономия, Т. 62. №1. С. 40-51 (год публикации - 2022)
10.31857/S0016794022010102

17. Шлык Н.С., Белов А.В., Абунина М.А., Абунин А.А., Оленева В.А., Янке В.Г. Forbush decreases caused by paired interacting solar wind disturbances Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, V. 511. N. 4. P. 5897-5908 (год публикации - 2022)
10.1093/mnras/stac478

18. Мелкумян А.А., Белов А.В., Абунина М.А., Шлык Н.С., Абунин А.А., Оленева В.А., Янке В.Г. Сходство и различие Форбуш-понижений, связанных с потоками из корональных дыр, волоконными выбросами и выбросами из активных областей Геомагнетизм и аэрономия, Т. 62, № 3, с. 1–19 (год публикации - 2022)
10.31857/S0016794022030117

19. Деминов М.Г., Деминов Р.Г., Непомнящая Е.В. Индексы солнечной активности для ионосферы в циклах 23 и 24: форма циклов Геомагнетизм и аэрономия, Т. 62. №1. С. 75-80 (год публикации - 2022)
10.31857/S0016794022010059

20. Деминов М. Индекс солнечной активности для критической частоты E-слоя на средних широтах Геомагнетизм и Аэрономия, Т. 62. №2. С. 206–210 (год публикации - 2022)
10.31857/S0016794022020055

21. Деминов М.Г. Эффективный индекс солнечной активности для краткосрочного прогноза среднего индекса этой активности Геомагнетизм и аэрономия, Т. 62. №3. С. 302-306 (год публикации - 2022)
10.31857/S0016794022030051

22. Николаева В.Д., Гордеев Е.И., Рогов Д.Д., Новиков С.В. Калибровка эмпирических УФ спектров для численного моделирования регулярного E-слоя ионосферы Известия РАН. Серия физическая, Т. 86. №3. С. 407-413 (год публикации - 2022)
10.31857/S036767652203019X

23. Деминов М.Г., Рогов Д.Д. Индекс солнечной активности для критической частоты E-слоя на субавроральных широтах Геомагнетизм и Аэрономия, Т. 62. №5. С. 627-634. (год публикации - 2022)
10.31857/S0016794022050042

24. Деминов М.Г., Деминова Г.Ф., Депуев В.Х., Депуева А.Х. Связь ионосферных индексов IG и T с индексами солнечной и геомагнитной активности Геомагнетизм и Аэрономия, Т. 62. №4. С. 464-469. (год публикации - 2022)
10.31857/S001679402204006X

25. Мелкумян А.А., Белов А.В., Абунина М.А., Абунин А.А., Шлык Н.С., Оленева В.А., Янке В.Г. Forbush decreases associated with coronal mass ejections from active and non-active regions: statistical comparison Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, V. 515. I. 3. P. 4430-4444. (год публикации - 2022)
10.1093/mnras/stac2017

26. Белов А.В, Шлык Н.С., Абунина М.А., Белова Е.А., Абунин А.А., Папаиоанноу А. Solar energetic particle events and Forbush decreases driven by the same solar sources Universe, V. 8. I. 8. 403. (год публикации - 2022)
10.3390/universe8080403

27. Белов А., Шлык Н., Абунина М., Абунин А., Папаиоанноу А. Estimating the Transit Speed and Time of Arrival of Interplanetary Coronal Mass Ejections Using CME and Solar Flare Data Universe, V. 8. I. 6. 327. (год публикации - 2022)
10.3390/universe8060327

28. Хегай В.В., Абунин А.А., Абунина М.А., Белов А.В. Сейсмическая активность Земли и галактические космические лучи: глобальные и региональные характеристики в 21-24 циклах солнечной активности Геомагнетизм и Аэрономия, Т. 62. №5. С. 514-524. (год публикации - 2022)
10.31857/S0016794022050054

29. Абунина М.А., Белов А.В., Шлык Н.С., Абунин А.А., Прямушкина И.И., Мелкумян А.А., Крякунова О.Н., Сейфуллина Б.Б., Цепакина И.Л. Features of Increases in the Fluxes of Magnetospheric Electrons with Energies >2 MeV in the Geostationary Orbit in 2009 Geomagnetism and Aeronomy, V. 62. N. 8. P. 1096-1104. (год публикации - 2022)
10.1134/S0016793222080023

30. Деминов М.Г., Деминова Г.Ф. Зависимость локального индекса годовой асимметрии для NmF2 от местного времени и солнечной активности Геомагнетизм и аэрономия, Т. 63, № 2, С. 147-153 (год публикации - 2023)
10.31857/S0016794022600636

31. Белов А.В, Шлык Н.С., Абунина М.А., Абунин А.А., Папаиоанноу А., Ричардсон Я.Г., Ларио Д. Study of the radial dependence of Forbush decreases at 0.28-1 au using data from the Helios 1 and 2 spacecraft Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, V. 521. I. 3. P. 4652-4668. (год публикации - 2023)
10.1093/mnras/stad732

32. Мелкумян А.А., Белов А.В, Шлык Н.С., Абунина М.А., Абунин А.А., Оленева В.А., Янке В.Г. Statistical comparison of time profiles of Forbush decreases associated with coronal mass ejections and streams from coronal holes in solar cycles 23–24 Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, V. 521. I. 3. P. 4544-4560. (год публикации - 2023)
10.1093/mnras/stad772

33. Белов А.В., Шлык Н.С., Aбунина M.A., Белова E.A., Абунин A.A., Папаиоанноу А. Протонные возрастания и Форбуш-эффекты с одними и теми же источниками Известия РАН. Серия физическая, Т. 87. № 7. (год публикации - 2023)

34. Мелкумян А.А., Белов А.В., Абунина М.А., Шлык Н.С., Абунин А.А., Оленева В.А., Янке В.Г. Развитие Форбуш-понижений, связанных с корональными выбросами из активных областей и регионов вне активных областей Геомагнетизм и Аэрономия, Т. 63. № 1. С. 43-57. (год публикации - 2023)
10.31857/S0016794022060098

35. Белов А.В., Шлык Н.С., Абунина М.А., Абунин А.А., Оленева В.А., Янке В.Г., Мелкумян А.А. Выделение солнечно-суточной анизотропии космических лучей локальным и глобальным методами Геомагнетизм и Аэрономия, Т. 63. №3. С. 306-320. (год публикации - 2023)
10.31857/S0016794022600594

36. Белов А.В., Белова Е.А., Шлык Н.С., Абунина М.А., Абунин А.А. Геоэффективность спорадических явлений в 24 солнечном цикле Геомагнетизм и Аэрономия, T. 63. №4. (год публикации - 2023)

37. Шлык Н.С., Белов А.В., Абунина М.А., Абунин А.А. Форбуш-эффекты, наблюдавшиеся на космических аппаратах миссии HELIOS Геомагнетизм и Аэрономия, Т. 62. №4. С. 456-463. (год публикации - 2022)
10.31857/S0016794022040149

38. Николаева В., Гордеев Е. SPAM: Solar Spectrum Prediction for Applications and Modeling Atmosphere, V. 14. I. 2. P. 226-245. (год публикации - 2023)
10.3390/atmos14020226

Публикации