Многолетние тренды ионного состава и температуры нижней термосферы средних широт

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Экспериментальные данные измерений содержания окиси азота NО в среднеширотной нижней термосфере показывают его существенную зависимость от солнечной (и соответственно) геомагнитной активности, которая меняется от невозмущенных к сильно возмущенным условиям до трех-четырех и более раз. Подобная зависимость [NО] от гелиогеофизических факторов не может не сказываться на содержании ионов NО+, которые преобладают (вместе с ионами \({\text{{\CYRO}}}_{2}^{ + }\)) на высотах 105–120 км. Анализ, проведенный в настоящей работе, подтвердил это предположение: отношение φ+ = [NО+]/[\({\text{{\CYRO}}}_{2}^{ + }\)] в среднеширотном слое E ионосферы действительно жестко коррелирует с солнечной активностью. Вместе с тем, анализ данных вертикального зондирования ионосферы за 86 лет наблюдений свидетельствует о систематическом многолетнем росте критической частоты слоя Е (foE) при фиксированном уровне солнечной активности. Учет этих обстоятельств позволил оценить долговременные вариации температуры нейтральной атмосферы вблизи высоты максимума слоя E (hmE = 110–115 км). Расчеты показали, что в период с1931 по 2017 гг. среднегодовая температура среднеширотной нижней термосферы повышалась с линейной скоростью, превышающей 0.3–0.5 K/год.

Об авторах

Г. В. Гивишвили

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

Email: givi_dom@mail.ru
Россия, Москва, Троицк

Л. Н. Лещенко

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

Автор, ответственный за переписку.
Email: givi_dom@mail.ru
Россия, Москва, Троицк

Список литературы

  1. – Бессараб Ф.С., Кореньков Ю.Н. Влияние динамических процессов на тепловой режим верхней атмосферы // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 33. № 5. С. 120− 126. 1993.
  2. – Брасье Г., Соломон С. Аэрономия средней атмосферы. Л.: Гидрометиздат. 413 с. 1987.
  3. – Гивишвили Г.В., Лещенко Л.Н., Лысенко Е.В., Перов С.П., Семенов А.И., Сергеенко Н.П., Фишкова Л.М., Шефов Н.Н. Многолетние тренды некоторых характеристик земной атмосферы. Результаты измерений //Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. Т. 32. № 3. С. 329−339. 1996.
  4. – Гивишвили Г.В., Лещенко Л.Н. Долговременные вариации температуры среднеширотной нижней термосферы // Доклады АН. Т. 371. № 4. С. 524−526. 2000.
  5. – Гивишвили Г.В., Иванов-Холодный Г.С., Лещенко Л.Н., Чертопруд В.Е. // Солнечные вспышки и газовый состав верхней атмосферы // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 45. № 2. С. 263−267. 2005. https://elibrary.ru/item.asp?id=9150015
  6. – Гивишвили Г.В., Лещенко Л.Н. Ионный состав слоя Е ионосферы и солнечная активность // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 45. № 6. С. 840−843. 2005.
  7. – Гивишвили Г.В., Лещенко Л.Н. Зависимость отношения [NO+]/[] в слое E ионосферы от солнечной активности // Сб. “Солнечно-земная физика”. Вып. 4 (127). ИСЗФ СО РАН. С. 93−96. 2009. https://sciup.org/ 142103382 IDR: 142103382
  8. – Гивишвили Г.В., Лещенко Л.Н. Многолетний тренд реакции Е-слоя ионосферы на солнечные вспышки // Солнечно-земная физика. Т. 8. № 1. С. 51−58. 2022а. https://doi.org/10.12737/szf-81202206
  9. – Гивишвили Г.В., Лещенко Л.Н. О причинах охлаждения и оседания средней и верхней атмосферы // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. Т. 58. № 5. 2022б. https://doi.org/10.31857/S0002351522050042
  10. – Гордиец Б.Ф., Куликов Ю.Н., Марков Н.Н., Маров Н.Я. Численное моделирование нагрева и охлаждения газа в околоземном пространстве // Тр. ФИАН. Т. 130. С. 3−28. 1982.
  11. – Данилов А.Д., Смирнова Н.В. Долговременные тренды ионного состава в области E // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 37. № 4. С. 35−43. 1997.
  12. – Данилов А.Д., Семенов В.К., Симонов А.Г. Модель относительного ионного состава на высотах 60−200 км // Ионосферные исслед. Т. 34. С. 73−97. 1981.
  13. – Иванов-Холодный Г.С., Фирсов В.В. Спектр коротковолнового излучения Солнца при различных уровнях активности // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 14. № 3. С. 393−398. 1974.
  14. – Иванов-Холодный Г.С., Михайлов А.В. Прогнозирование состояния ионосферы. М. 190 с., 1980.
  15. – Колесник А.Г., Платонов В.И., Чернышев В.И. Трехмерная модель ионосферы для интерпретации и анализа экспериментов на ИСЗ в реальном времени // Космич. исслед. Т. 25. № 3. С. 400−409. 1987.
  16. – Кошелев В.В., Климов Н.Н., Сутырин Н.А. Аэрономия мезосферы и нижней термосферы. М.: Наука. 183 с. 1983.
  17. – Медведев В.В., Ишанов С.А., Зенкин В.И. Самосогласованная модель нижней ионосферы // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 42. № 6. С. 780−789. 2002.
  18. – Семенов А.И., Шефов Н.Н., Фишкова Л.М., Лысенко Е.В., Перов С.П., Гивишвили Г.В., Лещенко Л.Н., Сергеенко Н.П. Об изменении климата верхней и средней атмосферы // Доклады АН. Т. 349. № 1. С. 108−110. 1996.
  19. – Barth C.A. Rocket measurements of nitric oxide in the upper atmosphere // Planet. Space Sci. V. 14. № 7. P. 623−630. 1966. https://doi.org/10.1016/0032-0633(66)90046-8
  20. – Chandra S., Sinha K. The diurnal heat budget of the thermosphere // Planet. Space Sci. V. 21. № 4. P. 593−604. 1973.
  21. – Chapman S. The absorption and dissociative or ionizing effect of monochromatic radiation in an atmosphere on a rotating Earth. // Proc. Phys. Soc. V. 43. № 26. P. 483. 1931.
  22. – Cravens T.E., Stewart A.I. Global morphology of nitric oxide in the lower E region // J. Geophys. Res. V. 83. № A6. P. 2453−2456. 1978.
  23. – Fehsenfeld F.C., Ferguson E.E. Recent laboratory measurements of D- and E- region ion-neutral reactions // Radio Sci. V. 7. № 1. P. 113–124. 1972. https://doi.org/10.1029/RS007i001p00113
  24. – Givishvili G.V. Seasonal features of the long-term thermosphere trends in the lower thermosphere// “Long-term Changes and Trends in the Atmosphere”. IAGA/ICMA/ PSMOS Workshop. Prague. 2–6 July. P. 6. 2001.
  25. – Emmert J.T., Drob D.P., Picone J.M. et al. NRLMSIS 2.0: A whole-atmosphere empirical model of temperature and neutral species densities // Earth and Space Science. V. 8. № 3. e2020EA001321. 2020. https://doi.org/10.1029/2020EA001321
  26. – Meira L.S. Rocket measurements of upper atmosphere nitric oxide and their consecquences to the lover ionosphere // J. Geophys. Res. V. 76. № 1. P. 202−212. 1971. https://doi.org/10.1029/JA076i001p00202
  27. – Mehr F.J., Biondi M.A. Electron temperature dependence and recombination of and NO+ ions with electrons // Phys. Rev. V. 181. № 1. P. 264−269. 1969. https://doi.org/10.1103/PhysRev.181.26410.1103/PhysRev.181.264
  28. – Qian L., Laštovička J., Roble R.G., Solomon S.C. Progress in observations and simulations of global change in the upper atmosphere //J. Geophys. Res. V. 116. № A00H05. 2011. https://doi.org/10.1029/2010JA016317
  29. – Solomon S., Liu H., March D., Mcinemdy J., Qian L., Vitt F. Thermosphere-ionosphere response to atmospheric climate change modeled by WACCM-X // Paper presented at the 9th Workshop on Long-Term Changes and Trends in the Atmosphere. Kühlungsborn, Germany, September 19– 23, 2016.
  30. – Titheridge J.E. Model results for the ionospheric E region: solar and seasonal changes // Ann. Geophysical. V. 15. № 1. P. 63–78. 1997. https://doi.org/10.1007/s00585-997-0063-9
  31. – Tohmatsu T., Iwagami N. Measurements of nitric oxide distribution in the upper atmosphere // Space Research 15. Akad.-Verl. P. 241–254. 1975.
  32. – Tohmatsu T., Iwagami N. Measurements of nitric oxide abundance in equatorial upper atmosphere // J. Geomagn. Geoelectr. V. 28. № 5. P. 343–358. 1976. https://doi.org/10.5636/jgg.28.343
  33. – URSI Handbook of ionogram interpretation and reduction. Report UAG-23. Boulder USA. 1972.
  34. – Zhang S. Holt J.M., Kurdzo J. Millstone Hill ISR observations of upper atmospheric long-term changes: Height dependency//J. Geophys. Res. V. 116. NA00H05. 2011. https://doi.org/10.1029/2010JA016414
  35. – Zhang S.R., Holt J.M., Erickson P., Goncharenko L., Nocolles M., McCready M., Kelly J. Strong ionospheric long-term cooling measured by multiple incoherent scatter radars // Paper presented at the 9th Workshop on Long-Term Changes and Trends in the Atmosphere (Kühlungsborn, Germany, September 19–23, 2016. https://www.iap-kborn.de/fileadmin/user_upload/Current_ issue/Workshops/Trends2016/detailed_program_3.html

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2.

Скачать (44KB)
Метаданные
3.

Скачать (43KB)
Метаданные
4.

Скачать (208KB)
Метаданные

© Г.В. Гивишвили, Л.Н. Лещенко, 2023