Study of power variations of radio occultation signals in the Earth’s high-latitude ionosphere during the magnetic storm in March 2015

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

The results of about 50 sessions of radio occultation sounding of the Earth’s high-latitude (>60° N) ionosphere, conducted on March 17–18, 2015 for two ranges L1 (~19.0 cm) and L2 (~24.4 cm) of decimeter (DM) waves, have been analyzed. Coronal mass ejections that reached the Earth’s magnetosphere during the specified time period provoked a strong magnetic storm of class G4 (G4 = Kp – 4), in which the maximum values of the Kp-index were equal to 8. The storm caused significant fluctuations in the characteristics of DM radio waves along the sounding paths. The most noticeable variations in the radio wave power were observed in the E-region of the Earth’s lower ionosphere at altitudes below ~110 km. Here, the disturbances in the power of DM signals arising due to ionospheric irregularities with vertical dimensions <2 km (diffraction scales) were maximal during the second stage (M2) of the main phase of the magnetic storm and varied from –3.0 to +2.5 dB. A correlation was found between the variations (vertical scales of irregularities >2 km) in power and refractive attenuation of radio waves which indicates the decisive contribution of layered irregularities to the observed variations.

About the authors

V. N. Gubenko

Fryazino branch Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS

Email: gubenko@fireras.su
Vvedensky Squar., 1, Fryazino, Moscow region, 141190 Russian Federation

V. E. Andreev

Fryazino branch Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS

Email: gubenko@fireras.su
Vvedensky Squar., 1, Fryazino, Moscow region, 141190 Russian Federation

I. A. Kirillovich

Fryazino branch Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS

Author for correspondence.
Email: gubenko@fireras.su
Vvedensky Squar., 1, Fryazino, Moscow region, 141190 Russian Federation

References

  1. Горбунов М.Е. Физические и математические принципы спутникового радиозатменного зондирования атмосферы Земли. М.: ГЕОС, 2019.
  2. Kumar S., Kumar A., Menk F. et al. // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2015. V. 120. № 1. P. 788.
  3. doi.org/10.1002/2014JA020751
  4. Брюнелли Б.Е., Намгаладзе А.А. Физика ионосферы. М.: Наука, 1988.
  5. Astafyeva E., Zakharenkova I., Förster M. // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2015. V. 120. № 10. P. 9023.
  6. doi.org/10.1002/2015JA021629
  7. Cherniak I., Zakharenkova I. // Earth, Planets and Space. 2016. V. 67. № 1. P. 151.
  8. doi.org/10.1186/s40623-015-0316-x
  9. Jacobsen S., Andalsvik Y.L. // J. Space Weather and Space Climate. 2016. V. 6. № A9.
  10. doi.org/10.1051/swsc/2016004
  11. Marubashi K., Cho K.S., Kim R.S. et al. // Earth, Planets and Space. 2016. V. 68. № 1. P. 173. doi.org/10.1186/s40623-016-0551-9
  12. Nava B., Rodríguez-Zuluaga J., Alazo-Cuartas K. et al. // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2016. V. 121. № 4. P. 3421.
  13. doi.org/10.1002/2015JA022299
  14. Ramsingh S., Sripathi S., Sreekumar S. et al. // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2015. V. 120. № 12. P. 10864.
  15. doi.org/10.1002/2015JA021509
  16. Ray S., Roy B., Paul K.S. et al. // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2017. V. 122. № 2. P. 2551.
  17. doi.org/10.1002/2016JA023127
  18. Tulasi Ram S., Yokoyama T., Otsuka Y. et al. // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2016. V. 121. № 1. P. 538.
  19. doi.org/10.1002/2015JA021932
  20. Verkhoglyadova O.P., Tsurutani B.T., Mannucci A.J. et al. // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2016. V. 121. № 9. P. 8900.
  21. doi.org/10.1002/2016JA022883
  22. Wu C.C., Liou K., Lepping R.P. et al. // Earth, Planets and Space. 2016. V. 68. № 1. P. 151.
  23. doi.org/10.1186/s40623-016-0525-y
  24. Полех Н.М., Золотухина Н.А., Романова Е.Б. и др. // Геомагнетизм и аэрономия. 2016. Т. 56. № 5. С. 591.
  25. doi.org/10.7868/S0016794016040179
  26. Yao Y., Liu L., Kong J., Zhai C. // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2016. V. 121. № 12. Р. 12157.
  27. doi.org/10.1002/2016JA023352
  28. Zhang S.-R., Zhang Y., Wang W., Verkhoglyadova O.P. // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2017. V. 122. № 6. P. 6901.
  29. doi.org/10.1002/2017JA024232
  30. Maurya A.K., Venkatesham K., Kumar S. et al. // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2018. V. 123. № 8. P. 6836
  31. doi.org/10.1029/2018JA025536
  32. Шпынев Б.Г., Золотухина Н.А., Полех Н.М. и др. // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 4. С. 235.
  33. doi.org/10.21046/2070-7401-2017-14-4-235-248
  34. Данильчук Е.И., Ясюкевич Ю.В., Ясюкевич А.С., Затолокин Д.А. // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 1. С. 31.
  35. doi.org/10.21046/2070-7401-2021-18-1-31-39
  36. Губенко В.Н., Андреев В.Е., Кириллович И.А. и др. // Геомагнетизм и аэрономия. 2021. Т. 61. № 6. С. 713.
  37. doi.org/10.31857/S0016794021060067
  38. Губенко В.Н., Андреев В.Е., Кириллович И.А. и др. // Космические исследования. 2021. Т. 59. № 3. С. 191.
  39. doi.org/10.31857/S0023420621030055
  40. Юл Дж., Кендалл М. Теория статистики. М.: Госстатиздат, 1960.
  41. Марпл-мл. С.Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения. М.: Мир, 1990.
  42. Губенко В.Н., Андреев В.Е., Кириллович И.А. и др. // Космические исследования. 2022. Т. 60. № 6. С. 471.
  43. doi.org/10.31857/S0023420622060036
  44. Кравцов Ю.А., Орлов Ю.И. Геометрическая оптика неоднородных сред. М.: Наука, 1980.
  45. Bаганов Р.Б., Каценеленбаум Б.З. Основы теории дифракции. М.: Наука, 1982.
  46. Cавельев И.В. Курс общей физики. Т. 2. Электричество и магнетизм. Волны. Оптика. М.: Наука, 1988.
  47. Захаров В.И., Ясюкевич Ю.В., Титова М.А. // Космические исследования. 2016. Т. 54. № 1. С. 23. doi.org/10.7868/S0023420616010143
  48. Афраймович Э.Л., Демьянов В.В., Кондакова Т.Н. // Исследовано в России: 2004. № 6. С. 164. zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2004/016.pdf.
  49. Яковлев О.И., Якубов В.П., Урядов В.П., Павельев А.Г. Распространение радиоволн. М.: URSS, 2008.
  50. Gubenko V.N., Pavelyev A.G., Kirillovich I.A., Liou Y.-A. // Advances in Space Research. 2018. V. 61. № 7. P. 1702.
  51. doi.org/10.1016/j.asr.2017.10.001
  52. Губенко В.Н., Кириллович И.А. // Солнечно-земная физика. 2019. Т. 5. № 3. C. 116.
  53. doi.org/10.12737/szf-53201912
  54. Яковлев О.И., Павельев А.Г., Матюгов С.С. Спутниковый мониторинг Земли: Радиозатменный мониторинг атмосферы и ионосферы. М.: Книжный дом ЛИБРОКОМ, 2010.
  55. Andreev V.E., Gubenko V.N., Pavelyev A.A. et al. // J. Phys.: Conf. Series. 2020. V. 1632. № 1. Article No. 012008.
  56. doi.org/10.1088/1742-6596/1632/1/012008
  57. Andreev V.E., Gubenko V.N., Kirillovich I.A. // J. Phys.: Conf. Series 2021. V. 1991. № 1. Article No. 012006. doi.org/10.1088/1742-6596/1991/1/012006
  58. Губенко В.Н., Андреев В.Е., Кириллович И.А. и др. // Космические исследования. 2023. Т. 61. № 6. С. 454.
  59. doi.org/10.31857/S0023420623600137
  60. Назаров Л.Е., Антонов Д.В., Батанов В.В. и др. // РЭНСИТ. 2019. Т. 11. № 1. С. 57.
  61. Назаров Л.Е., Назарова З.Т. // Тр. конф. “Современные проблемы дистанционного зондирования, радиолокации, распространения и дифракции волн”. Муром. 03–05 июня 2025. Муром: Муромский филиал ВлГУ, 2025. C. 63. https://www.mivlgu.ru/conf/armand2025/sbornik/pdf/S1_5.pdf

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences