Аэрономическая и динамическая коррекция глобальной модели GTEC для возмущенных условий

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Предложена аэрономическая и динамическая коррекция медианной глобальной модели полного электронного содержания GTEC для возмущенных условий (Ap ≥ 15 нТл). Глобальная медианная модель GTEC построена для спокойных условий (Ap < 15 нТл) в зависимости от географических координат, мирового времени UT, дня года и уровня солнечной активности – потока солнечного радиоизлучения F10.7. Модель основана на сферическом гармоническом анализе глобальных ионосферных карт GIM-TEC (1996–2019 гг.), предоставленных лабораторией JPL (Jet Propulsion Laboratory, NASA). Предлагаемая глобальная динамическая модель GDMTEC (Global Dynamic Model of TEC) состоит из медианной модели GTEC и ряда динамических и аэрономических поправок к ней, связанных с образованием главного ионосферного провала, аврорального максимума ионизации, а также с изменениями температуры и состава термосферы. Преимущество предлагаемой коррекции медианной модели по сравнению с ассимиляцией текущих наблюдательных данных заключается в независимости прогноза от наличия этих данных в реальном времени. Апробация модели для возмущенных условий показывает улучшение результатов прогноза по сравнению со справочной ионосферной моделью IRI-Plas.

Об авторах

В. Н. Шубин

Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн
им. Н.В. Пушкова РАН (ИЗМИРАН)

Email: shubin@izmiran.ru
Россия, Москва, Троицк

Т. Л. Гуляева

Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн
им. Н.В. Пушкова РАН (ИЗМИРАН)

Email: shubin@izmiran.ru
Россия, Москва, Троицк

М. Г. Деминов

Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн
им. Н.В. Пушкова РАН (ИЗМИРАН)

Автор, ответственный за переписку.
Email: shubin@izmiran.ru
Россия, Москва, Троицк

Список литературы

  1. – Аннакулиев С.К., Деминов М.Г., Шубин В.Н. Полуэмпирическая модель бури в ионосфере средних широт // Солнечно-земная физика. Вып. 8. С. 145–146. 2005.
  2. – Деминов М.Г. Ионосфера Земли: закономерности и механизмы // Электромагнитные и плазменные процессы от недр Солнца до недр Земли. Pед. В.Д. Кузнецов. М.: ИЗМИРАН. С. 295–346. 2015. https://www.izmiran.ru/IZMIRAN75/
  3. – Деминов М.Г., Шубин В.Н. Эмпирическая модель положения главного ионосферного провала // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 58. № 3. С. 366–373. 2018. https://doi.org/10.7868/S0016794018030070
  4. – Деминов М.Г., Шубин В.Н., Бадин В.И. Модель критической частоты Е-слоя для авроральной области // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 61. № 5. С. 610–617. 2021. https://doi.org/10.31857/S0016794021050059
  5. – Кринберг И.А., Выборов В.И., Кошелев В.В., Попов В.В., Сутырин Н.А. // Адаптивная модель ионосферы. Ред. Л.А. Щепкин. М.: Наука. С. 1–133. 1986.
  6. – Шубин В.Н., Аннакулиев С.К. Модель отрицательной фазы ионосферной бури на средних широтах // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 35. № 3. С. 79–87. 1995.
  7. – Шубин В.Н., Аннакулиев C.К. Полуэмпирическая модель foF 2 ночной субавроральной ионосферы в период отрицательной фазы интенсивных ионосферных бурь // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 37. № 4. С. 26–34. 1997.
  8. – Шубин В.Н., Деминов М.Г. Глобальная динамическая модель критической частоты F 2 слоя ионосферы // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 59. № 4. С. 461–473. 2019. https://doi.org/10.1134/S0016794019040151
  9. – Alken P., Thébault E., Beggan C. et al. International Reference Geomagnetic Field: the thirteenth generation // Earth Planets Space. V. 73. 2021. https://doi.org/10.1186/s40623-020-01288-x
  10. – Bilitza D., Altadill D., Truhlik V., Shubin V., Galkin I., Reinisch B., Huang X. International Reference Ionosphere 2016: from ionospheric climate to real-time weather predictions // Space Weather. V. 15. P. 418–429. 2017. https://doi.org/10.1002/2016SW001593
  11. – Cesaroni C., Spogli L., Aragon-Angel A., Fiocci M., Dear V., De Franceschi G., and Tomano V. Neural network based model for global total electron content forecasting // J. Space Weather Space Clim. V. 10. 11. 2020. https://doi.org/10.1051/swsc/2020013
  12. – Galkin I., Fron A., Reinisch B. et al. Global monitoring of ionospheric weather by GIRO and GNSS data fusion // Atmosphere. V. 13. 371. 2022. https://doi.org/10.3390/atmos13030371
  13. – Gulyaeva T. L., Bilitza D. Towards ISO Standard Earth Ionosphere and Plasmasphere Model // New Developments in the Standard Model. Ed. R. J. Larsen. N.Y.: NOVA Sci. Pub. P. 1–39. 2012.
  14. – Gulyaeva T. L., Arikan F., Hernandez-Pajares M., Stanislawska I. GIM-TEC adaptive ionospheric weather assessment and forecast system // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. V. 102. P. 329–340. 2013.
  15. – Hierl P.M., Dotan I., Seeley J.V., Van Doren J.M., Morris R.A., Viggiano A.A. Rate constants for the reactions of O+ with N2 and O2 as a function of temperature (300–1800 K) // J. Chem. Phys. V. 106. P. 3540–3544. 1997.
  16. – Iluore K., Lu J. Long short-term memory and gated recurrent neural networks to predict the ionospheric vertical total electron content // Adv. Space Res. V. 70. № 3. P. 652–665. 2022. https://doi.org/10.1016/j.asr.2022.04.066
  17. – Lean J.L. One- to 10-day forecasts of ionospheric total electron content using a statistical model // Space Weather. V. 17. P. 313–338. 2019. https://doi.org/10.1029/2018SW002077
  18. – Liu L., Zou S., Yao Y., Wang Z. Forecasting global ionospheric TEC using deep learning approach // Space Weather. V. 18. № 11. 2020. https://doi.org/10.1029/2020SW002501
  19. – Picone J.M., Hedin A.E., Drob D.P., Aikin A.C. NRLMSISE-00 empirical model of the atmosphere: Statistical comparisons and scientific issues // J. Geophys. Res. V. 107. P. 1468–1483. 2002.
  20. – Shubin V.N., Gulyaeva T.L. Global mapping of Total Electron Content from GNSS observations for updating IRI-Plas model // Adv. Space Res. V. 69. № 1. P. 168–175. 2022. https://doi.org/10.1016/j.asr.2021.09.032

© В.Н. Шубин, Т.Л. Гуляева, М.Г. Деминов, 2023