Simultaneous Ground and Satellite Measurements of the Polarization Jet at the Yakutsk Station Meridian

A. E. Stepanov; Степанов А. Е.; V. L. Khalipov; Халипов В. Л.; S. E. Kobyakova; Кобякова С. Е.; S. I. Danilov; Данилов С. И.

doi:10.31857/S0023420622600210

Simultaneous Ground and Satellite Measurements of the Polarization Jet at the Yakutsk Station Meridian

Authors: Stepanov A.E.¹, Khalipov V.L.², Kobyakova S.E.¹, Danilov S.I.¹
Affiliations:
1. Shafer Institute of Cosmophysical Research and Aeronomy, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, 677891, Yakutsk, Russia
2. Space Research Institute, Russian Academy of Sciences, 117997, Moscow, Russia
Issue: Vol 61, No 4 (2023)
Pages: 277-284
Section: Articles
URL: https://kld-journal.fedlab.ru/0023-4206/article/view/672628
DOI: https://doi.org/10.31857/S0023420622600210
EDN: https://elibrary.ru/ULGUXU
ID: 672628

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

The data of simultaneous measurements of the polarization jet from the Yakutsk ground-based vertical radio sounding station and satellite observations of narrow electron density dips or fast westward drifts of the ionospheric plasma from satellites of the Defense Meteorological Satellite Program (DMSP) series. The events are based on ground-based ionospheric measurements and cover the time interval from March 1989 to December 2015, i.e. about 26 years. The simultaneity of observations is ensured by a time period of approximately ±1.5 h from the time of registration of signs of a polarization jet according to the data of a ground-based ionospheric sounding station or by the an orbital period of DMSP satellites around the Earth. Based on data of long-term simultaneous satellite and ground-based measurements (126 events), it was shown and confirmed that the presence of characteristic additional traces of reflections on ionograms indicates the presence of narrow and fast drifts of ionospheric plasma or a polarization jet near the zenith of the observation station. It is also shown that the quasi-instantaneous longitude extent of a polarization jet at subauroral latitudes can in some cases reach 8 h or 120° by longitude.

References

Гальперин Ю.И., Пономарев В.Н., Зосимова А.Г. Прямые измерения скорости дрейфа ионов в верхней ионосфере во время магнитной бури II. Результаты измерений во время магнитной бури 3 ноября 1967 г. // Косм. исслед. 1973. Т. 11. № 2. С. 284–296.
Spiro R.W., Heelis R.A., Hanson W.B. Rapid subauroral ion drifts observed by Atmospheric Explorer C // Geophys. Res. Lett. 1979. V. 6. Iss. 8. P. 657–660.
Maynard N.C., Aggson T.L., Heppner J.P. Magnetospheric observation of large subauroral electric fields // Geophys. Res. Lett. 1980. V. 7. Iss. 11. P. 881–884.
Rich F.J., Burke W.J., Kelley M.C., Smiddy M. Observations of field-aligned currents in association with strong convection electric fields at subauroral latitudes // J. Geophys. Res. 1980. V. 85. Iss. A5. P. 2335–2340.
Providakes J.F., Kelley M.K., Swartz W.E. et al. Radar and optical measurements of ionospheric processes associated with intense subauroral electric fields // J. Geophys. Res. 1989. V. 94. Iss. A5. P. 5350–5366.
Филиппов В.М., Решетников Д.Д., Халипов В.Л. и др. Комплексные наблюдения узких провалов ионизации в области F наземными и спутниковыми методами // Косм. исслед. 1989. Т. 27. № 4. С. 568–584.
Гальперин Ю.И., Сивцева Л.Д., Филиппов В.М., Халипов В.Л. Субавроральная верхняя ионосфера. Новосибирск: Наука, 1990. 192 с.
Karlsson T., Marklund G.T., Blomberg L.G., Malkki A. Subauroral electric fields observed by the Freja satellite: A statistical study // J. Geophys. Res. 1998. V. 103. Iss. A3. P. 4327–4314.
Халипов В.Л., Гальперин Ю.И., Степанов А.Е., Шестакова Л.В. Формирование поляризационного джета в ходе взрывной фазы суббури: результаты наземных измерений // Косм. исслед. 2001. Т. 39. № 3. С. 244–253.
He F., Zhang X.-X., Chen B. Solar Cycle, Seasonal, and Diurnal Variations of Subauroral Ion Drifts: Statistical Results // J. Geophys. Res. 2014. V. 119. Iss. 6. P. 5076–5086. https://doi.org/10.1002/2014JA019807
Синевич А.А., Чернышев А.А., Чугунин Д.В. и др. Пространственная структура поляризационного джета по данным спутников Norsat-1 и Swarm // Косм. исслед. 2021. Т. 59. № 6. С. 489–497. https://doi.org/10.31857/S0023420621060091
Anderson P.C., Heelis R.A., Hanson W.B. The ionospheric signatures of rapid subauroral ion drifts // J. Geophys. Res. 1991. V. 96. Iss. A4. P. 5785–5792.
Karlsson T., Marklund G.T., Blomberg L.G., Malkki A. Subauroral electric fields observed by the Freja satellite: A statistical study // J. Geophys. Res. 1998. V. 103. Iss. A3. P. 4327–4314.
Anderson P.C., Hanson W.B., Heelis R.A. et al. A proposed production model of rapid subauroral ion drifts and their relationship to substorm evolution // J. Geophys. Res. 1993. V. 98. Iss. A4. P. 6069–6078.
Anderson P.C., Heelis R.A., Hanson W.B. The ionospheric signatures of rapid subauroral ion drifts // J. Geophys. Res. 1991. V. 96. Iss. A4. P. 5785–5792.
Степанов А.Е., Халипов В.Л., Голиков И.А., Бондарь Е.Д. Поляризационный джет: узкие и быстрые дрейфы субавроральной ионосферной плазмы. Якутск: Издат. дом СВФУ, 2017. 176 с.
He F., Zhang X.-X., Chen B., Fok M.-C. Plasmaspheric trough evolution under different conditions of subauroral ion drift // Sci. China Tech. Sci. 2012. V. 55. Iss. 5. P. 1287–1294. https://doi.org/10.1007/s11431-012-4781-1
Mishin E.V., Puhl-Quinn P.A. SAID: Plasmaspheric short circuit of substorm injections // Geophys. Res. Lett. 2007. V. 34. L24101. https://doi.org/10.1029/2007GL031925
Mishin E.V., Streltsov A.V. Nonlinear wave and plasma structures in the auroral and subauroral geospace. Elsevier Science Publishing Co Inc., 2022. 621 p.
Шульгина Н.В. Спорадические образования в F‑области // Авроральные явления 70-II. Апатиты: КФ АН СССР, 1974. С. 44–46.
Решетников Д.Д., Филиппов В.М., Баишев Д.Г. и др. Морфология и динамика узких провалов ионизации в субавроральной области F: препринт. Якутск: ЯФ СО АН СССР, 1987. 39 с.
Филиппов В.М., Решетников Д.Д., Халипов В.Л. и др. Комплексные наблюдения узких провалов ионизации в области F наземными и спутниковыми методами // Косм. исслед. 1989. Т. 27. № 4. С. 568–584.
Freeman M.P., Southwood D.J., Lester M., Yeoman T.K., Reeves G.D. Substorm-associated radar auroral surges // J. Geophys. Res. 1992. V. 97. Iss. A8. P. 12173–12185.
Shand B.A., Lester M., Yeoman T.K. Substorm associated radar auroral surges: a statistical study and possible generation model // Ann. Geophysicae. 1998. V. 16. P. 441–449.
Халипов В.Л., Гальперин Ю.И., Лисаков Ю.В. и др. Диффузная авроральная зона. II. Формирование и динамика полярного края субаврорального ионосферного провала в вечернем секторе // Косм. исслед. 1977. Т. 15. № 5. С. 708–724.
Степанов А.Е., Кобякова С.Е., Халипов В.Л. Наблюдение быстрых субавроральных дрейфов ионосферной плазмы по данным Якутской меридиональной цепочки станций // Солнечно-земная физика. 2019. Т. 5. № 4. С. 73–79. https://doi.org/10.12737/szf-54201908
He F., Zhang X.-X., Chen B. Solar cycle, seasonal, and diurnal variations of subauroral ion drifts: statistical results // J. Geophys. Res. 2014. V. 11. Iss. 6. P. 5076–5086. https://doi.org/10.1002/2014JA019807
Степанов А.Е., Гололобов А.Ю., Халипов В.Л., Голиков И.А. Вариации ионосферных параметров при формировании поляризационного джета // Геомагнетизм и аэрономия. 2021. Т. 61. № 1. С. 60–65. https://doi.org/10.31857/S0016794021010156
Степанов А.Е., Голиков И.А., Попов В.И., Бондарь Е.Д., Халипов В.Л. Структурные особенности субавроральной ионосферы при возникновении поляризационного джета // Геомагнетизм и аэрономия. 2011. Т. 51. № 5. С. 643–649.
Руководство URSI по интерпретации и обработке ионограмм / Под ред. Н.В. Медниковой. М.: Наука, 1977. 342 с.