Шестая ежегодная конференция«Физика плазмы в солнечной системе»

Институт космических исследований РАН, 14-18 февраля 2011

СТРУКТУРНЫЕ ОБРАЗОВАНИЯ ВЕРХНЕЙ ИОНОСФЕРЫ,СВЯЗАННЫЕ С ТАЙФУНАМИ

В.М. Костин, Г.Г. Беляев, Е.П. Трушкина, О.Я. Овчаренко

Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн

им. Н.В. Пушкова, РАН

kostin@maryno.net, belyaev@izmiran.ru, elena@izmiran.ru, ovolga@mail.ru

Спутник Космос-1809Спутник Космос-1809

Работал:Работал: 18 декабря 1986 – 23 мая 199318 декабря 1986 – 23 мая 1993 Орбита:Орбита: апогей - 980 км, перигей – 950 км, апогей - 980 км, перигей – 950 км,

наклонение -82,5наклонение -82,5оо, период – 104 мин, период – 104 мин Исходная информация:Исходная информация: сайт ИЗМИРАНсайт ИЗМИРАН [1][1] Приборы:Приборы:

1.1. АНЧ-2МЕ – анализатор низких частот в полосе 70 Гц АНЧ-2МЕ – анализатор низких частот в полосе 70 Гц

– 20 кГц, в отдельных каналах: 140 Гц, 450 Гц, 850 – 20 кГц, в отдельных каналах: 140 Гц, 450 Гц, 850

Гц, 4600 Гц и 15 кГц Гц, 4600 Гц и 15 кГц [[22]];;

2.2. ИЗ-2 – импедансный зонд для измерения ИЗ-2 – импедансный зонд для измерения Ne Ne и и ΔΔNeNe

[[33]]; ;

3.3. КМ-9 – измерение Те в области 600 – 5000 К КМ-9 – измерение Те в области 600 – 5000 К [[44]];;

4.4. ДЭП – детектор электрического поляДЭП – детектор электрического поля

Региональные специализированные метеорологические Региональные специализированные метеорологические центрыцентры [5-8] [5-8]

Метеорологические системы Поверхностный ветер

kt (узел)

km/h

Low pressure area (L) < 17 < 32

Tropical Depression (TD)

Depression (D) 17 - 27 32 - 50

Deep Depression (DD) 28 - 33 51 - 59

Tropical Storm (TS) Cyclonic Storm (CS)Cyclonic Storm (CS) 34 – 47 60 - 90

Severe Cyclonic Storm (SCS) 48 - 63 90 - 119

Typhoon, HurricaneTyphoon, Hurricane Very Severe Cyclonic Storm (VSCS)

64 - 129 119 - 220

Super Typhoon (ST) Super Cyclonic Storm (SCS)Super Cyclonic Storm (SCS) > 130 > 220

Имена тайфунов и их положение Имена тайфунов и их положение при измерении со спутника Космос-1809при измерении со спутника Космос-1809 [9- [9-

10]10]No

Name of typhoon

Time of existence MaxWind

Day Lat Long Wind, kt

Orbit UT Δ Long

1 Edme Jan. 17 – 26, 1989 115 23 20S 81E 115 10606 22:10 9W

2 John Jan. 23 – Feb. 2, 1989 40 23 9S 104E < 20 10605 20:22 7W

3 Firinga Jan. 24 – Feb. 1, 1989 90 23 11S 62E < 20 10606 22:07 9E

4 Kirrily Feb. 5 – 10, 1989 75 10 25S 103E 25 10852 17:28 8E

5 Harry Feb. 6 – 22, 1989 130 1011

19S21S

165E163E

110105

1085010864

13:5814:17

2W6W

6 Page Nov. 5 – Dec. 1, 1990 140 212728

7N18N20N

144E126E127E

25120115

198161990719913

9:3722:5410:01

6E5W0

7 Owen Nov. 14– Dec. 5, 1990 140 2127283

10N8N7N

12N

167E150E147E131E

3013512530

19815199061991219982

7:5021:078:119:49

5E2E9E7W

8 Sina Nov. 24 – 28, 1990 125 28 19S 179E 115 19911 6:43 6E

9 04s Dec. 3 – 4, 1990 55 3 15S 80E 55 19984 13:29 7E

Последняя колонка – удаление ближайшей рабочей траектории спутника от центра тайфуна. Последняя колонка – удаление ближайшей рабочей траектории спутника от центра тайфуна.

Имена тайфунов и их положение Имена тайфунов и их положение при измерении со спутника Космос-1809 при измерении со спутника Космос-1809 [9-[9-

10]10]No

Name of typhoon

Time of existence MaxWind

Day Lat Long Wind, kt

Orbit UT Δ Long

10 Roslyn Sept. 13 – 30, 1992 85 24 18N 146W 65 29116 6:06 9E

11 Ted Sept. 14 – 24, 1992 65 24 34N36N

122E127E

40 2911429120

2:0112:57

2E1W

12 Tina Sept. 17– Oct.11,1992 115 24 13N13,5

110W109,5

7565

2911529123

4:2317:32

7E6E

13 Bonnie Sept. 17– Oct. 2, 1992 90 24 37N 51W 7565

2911329121

0:4814:11

1W10W

14 Seymour Sept. 17 – 27, 1992 75 24 24N23N

122W123W

5545

2911629123

6:0417:35

7W7E

15 Val Sept. 19 – 27, 1992 55 24 16N17N

157E157E

2530

2911329119

0:1511:15

12W1E

16 TC05B Sept. 21 – 25, 1992 30 24 22N 90E 25 2911529121

3:4114:45

2E11E

17 Charley Sept. 21 – 27, 1992 95 24 36N 34W 90 29120 12:26 2W

18 Danielle Sept. 22 – 26, 1992 55 24 34N 73W 40 2911429121

2:3314:10

6W11E

19 Ward Sept. 23– Oct. 7, 1992 95 24 12N 167W 25 29118 9:34 1E

20 Aviona Sept. 25– Oct. 1, 1992 65 24 4S 84E 15 2911429122

3:3316:37

7E7W

Последняя колонка – удаление ближайшей рабочей траектории спутника от центра тайфуна. Последняя колонка – удаление ближайшей рабочей траектории спутника от центра тайфуна.

Плотность плазмы верхней ионосферы Плотность плазмы верхней ионосферы LT ≈ 0:30LT ≈ 0:30при интенсификации урагана при интенсификации урагана HarryHarry

Параметры плазмы вдоль витков ближайших к урагану Параметры плазмы вдоль витков ближайших к урагану HarryHarry

1. Супер тайфуны в ночной ионосфере вблизи вертикали до высот 1. Супер тайфуны в ночной ионосфере вблизи вертикали до высот ≥1000 км создают пик ≥1000 км создают пик NeNe шириной шириной ~~100 км (слайды 6,7, ).100 км (слайды 6,7, ).

2. Развитые тайфуны формируют широкий 2. Развитые тайфуны формируют широкий maxmax NeNe, , проецирующийся вдоль магнитного поляпроецирующийся вдоль магнитного поля на Е-слой, плазма на Е-слой, плазма которого дрейфует на восток и смещается к геомагнитному которого дрейфует на восток и смещается к геомагнитному экватору.экватору.

3. По-видимому, дополнительный вынос нейтральной компоненты 3. По-видимому, дополнительный вынос нейтральной компоненты в период ночной интенсификации в период ночной интенсификации Harry Harry и ее перенос на запад и ее перенос на запад приводит к широкой долготной аномалии приводит к широкой долготной аномалии Ne Ne (слайд 6).(слайд 6).

Полусуточная динамика Полусуточная динамика Ne Ne в верхней ионосферев верхней ионосферево время интенсификации во время интенсификации EdmeEdme

Параметры плазмы вдоль витков ближайших к Параметры плазмы вдоль витков ближайших к урагануурагану Edme Edme и зарождающегося и зарождающегося FiringaFiringa

4. В дневных условиях 4. В дневных условиях LT≈LT≈15 увеличение 15 увеличение Ne Ne (в.10599-10600) (в.10599-10600) над над EdmeEdme менее выражено, чем в ночных менее выражено, чем в ночных LT≈LT≈3 (в.10605).3 (в.10605).

5. Образование широкого 5. Образование широкого bubble ~bubble ~200 км и глубиной 40% 200 км и глубиной 40% (в10606) предшествует более высокой самоорганизации (в10606) предшествует более высокой самоорганизации циклона циклона FiringaFiringa. .

6. Прохождение вистлеров в ионосферу над ТС, наблюдаются 6. Прохождение вистлеров в ионосферу над ТС, наблюдаются ОНЧ-всплески, приводит к формированию полосы шумов на ОНЧ-всплески, приводит к формированию полосы шумов на частоте водорода в магнитосопряженной области.частоте водорода в магнитосопряженной области.

Плотность плазмы верхней ионосферы вблизи Плотность плазмы верхней ионосферы вблизи терминаторовтерминаторов

при интенсификации супер тайфунов при интенсификации супер тайфунов Page, OwenPage, Owen и и Sina Sina

Особенности ионосферы при интенсификации Особенности ионосферы при интенсификации тропических циклонов тропических циклонов Page, Owen Page, Owen ии Sina. Sina.

Влияние серии ураганов и Влияние серии ураганов и тайфунов Тихого океана на тайфунов Тихого океана на

ионосферуионосферу 7. При развитии серии тайфунов над Тихим океаном в 7. При развитии серии тайфунов над Тихим океаном в

осенний сезон 1990 г. наблюдалось формирование осенний сезон 1990 г. наблюдалось формирование устойчивой ночной тропической аномалии, которая устойчивой ночной тропической аномалии, которая испытывала значительные вариации при испытывала значительные вариации при интенсификации тропических циклонов (ТС).интенсификации тропических циклонов (ТС).

8. Структуры 8. Структуры babble babble в области ТС часто заполнены в области ТС часто заполнены электростатической турбулентностью на частоте электростатической турбулентностью на частоте гелия (канал 140 Гц), что связываем с его гелия (канал 140 Гц), что связываем с его поднятием.поднятием.

9. Смещение высотного антициклона над «глазом» 9. Смещение высотного антициклона над «глазом» ТС из-за взаимодействия двух ТС или прохождения ТС из-за взаимодействия двух ТС или прохождения ТС над сушей меняет выход нейтралов в ТС над сушей меняет выход нейтралов в ионосферу.ионосферу.

Одновременное воздействие на ионосферу 11 Одновременное воздействие на ионосферу 11 ТСТС

Формирование плазменных солитонов над Формирование плазменных солитонов над отдельными ТСотдельными ТС

10. Отдельные солитоны над ТС и экваториальной 10. Отдельные солитоны над ТС и экваториальной границе диффузных высыпаний над границе диффузных высыпаний над авроральным овалом имеют похожие структуры.авроральным овалом имеют похожие структуры.

11. В период резкого изменения траектории 11. В период резкого изменения траектории движения 7 ТС над движения 7 ТС над TD Aviona TD Aviona перед переходом в перед переходом в TSTS наблюдалась суперпозиция 7 солитонов. наблюдалась суперпозиция 7 солитонов.

Модификация плазмы над зонами ТС Модификация плазмы над зонами ТС TedTed и и Aviona Aviona

после прохождения вечернего терминаторапосле прохождения вечернего терминатора

12. Один из основных механизмов начала формирования 12. Один из основных механизмов начала формирования солитонных структур – взаимодействие терминатора с ТС.солитонных структур – взаимодействие терминатора с ТС.

Возмущения ионосферы от совместного Возмущения ионосферы от совместного воздействия воздействия

ТС ТС HarryHarry и ПЯВ и ПЯВ Texarkana Texarkana [11][11]

13. Проявление в ионосфере релаксационных 13. Проявление в ионосфере релаксационных процессов в очаге сильного ПЯВ усиливается в процессов в очаге сильного ПЯВ усиливается в зоне влияния ТС.зоне влияния ТС.

Возмущения ионосферы от совместного Возмущения ионосферы от совместного воздействиявоздействия

ТС ТС Chris, Cynthia, DaphneChris, Cynthia, Daphne и работы стенда Сура и работы стенда Сура

14. Особенно сильное влияние на экваториальную ионосферу 14. Особенно сильное влияние на экваториальную ионосферу при развитии ТС оказывает модификация при развитии ТС оказывает модификация FF – слоя – слоя ионосферы вблизи терминатора КВ излучением стенда Сура.ионосферы вблизи терминатора КВ излучением стенда Сура.

ВыводыВыводы

1. Основным связующим звеном в структурах 1. Основным связующим звеном в структурах ионосферы и ТС может служить инфразвук.ионосферы и ТС может служить инфразвук.

2. На возможность усиления ТС и перехода на 2. На возможность усиления ТС и перехода на более высокую ступень влияет состояние более высокую ступень влияет состояние ионосферы.ионосферы.

ЛитератураЛитература1. 1. http://www.izmiran.ru/projects/space/KOSMOS1809/22. Воробьев О.В., Коробовкин В.В., Михайлов Ю.М., Рожков В.Б., Соболев Я.П. Приемная аппаратура для . Воробьев О.В., Коробовкин В.В., Михайлов Ю.М., Рожков В.Б., Соболев Я.П. Приемная аппаратура для

регистрации естественных низкочастотных сигналов и шумов // Аппаратура для исследования регистрации естественных низкочастотных сигналов и шумов // Аппаратура для исследования внешней ионосферы / Под ред. Г.В. Васильева и Ю.В. Кушнеревсого. М.: ИЗМИРАН. С. 136-142. внешней ионосферы / Под ред. Г.В. Васильева и Ю.В. Кушнеревсого. М.: ИЗМИРАН. С. 136-142. 1980.1980.

3. Комраков Г.П., Иванов В.П., Попков И.В., Тюкин В.Н. Измерение электронной концентрации 3. Комраков Г.П., Иванов В.П., Попков И.В., Тюкин В.Н. Измерение электронной концентрации ионосферы методом высокочастотного импедансного зонда // Космич. исслед. Т. 8. №. 2. С. 278-ионосферы методом высокочастотного импедансного зонда // Космич. исслед. Т. 8. №. 2. С. 278-283. 1970.283. 1970.

4. Афонин В.В., Гдалевич Г.Л., Грингауз К.И. и др. Исследование ионосферы, проведенные при помощи 4. Афонин В.В., Гдалевич Г.Л., Грингауз К.И. и др. Исследование ионосферы, проведенные при помощи спутника «Интекосмос-2». спутника «Интекосмос-2». IIIIII. Измерение электронной температуры в ионосфере методом . Измерение электронной температуры в ионосфере методом высокочастотного зонда // Космич. исслед. Т. 11. №. 2. С. 254-266. 1973.высокочастотного зонда // Космич. исслед. Т. 11. №. 2. С. 254-266. 1973.

5. 5. http://www.usno.navy.mil/JTWC/http://www.usno.navy.mil/JTWC/6. http://www.nhc.noaa.gov/6. http://www.nhc.noaa.gov/7. http://www.bom.gov.au/7. http://www.bom.gov.au/8. http://en.wikipedia.org/wiki/Tropical_cyclone/8. http://en.wikipedia.org/wiki/Tropical_cyclone/9. 9. Исаев Н.В., Костин В.М., Беляев Г.Г., Овчаренко О.Я., Трушкина Е.П. Возмущения верхней ионосферы,Исаев Н.В., Костин В.М., Беляев Г.Г., Овчаренко О.Я., Трушкина Е.П. Возмущения верхней ионосферы,

вызванные тайфунами // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 50. № 2. С. 253-264. 2010. // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 50. № 2. С. 253-264. 2010.10. Г. Беляев, В. Костин, О. Овчаренко, Е. Трушкина, Б. Бойчев. Вариации параметров ионосферы при

формировании и развитии тайфунов // Сб. докладов VI международной конференции: Космос, Экология, Нанотехнологии, Безопасность (SENS 1-3 ноября 2010). Болгария. София. ИКИ БАН.

11. Г. Г. Беляев, В.М. Костин, О.Я. Овчаренко, Е.П. Трушкина. Вариации параметров плазмы верхней 11. Г. Г. Беляев, В.М. Костин, О.Я. Овчаренко, Е.П. Трушкина. Вариации параметров плазмы верхней ионосферы после подземных ядерных испытаний // Сб. докладов ионосферы после подземных ядерных испытаний // Сб. докладов VV международной международной конференции: Солнечно-земные связи и предвестники землетрясений. Петропавловск-конференции: Солнечно-земные связи и предвестники землетрясений. Петропавловск-Камчатский. ИКИР ДВО РАН. 2-7 августа 2010. С. 342-348. Камчатский. ИКИР ДВО РАН. 2-7 августа 2010. С. 342-348.