ПРОГНОСТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА КРИТИЧЕСКОЙ ЧАСТОТЫ СЛОЯ F2 ИОНОСФЕРЫ ПО НАБЛЮДЕНИЯМ РАДИОИЗЛУЧЕНИЯ В ПЕРИОДЫ РЕГИСТРАЦИИ КОРОНАЛЬНЫХ ВЫБРОСОВ МАССЫ НА КОРОНОГРАФАХ

Возможность подготовки и создания мер защиты от природных аномалий и от геоэффективных последствий мощных солнечных явлений в околоземных и земных процессах – актуальная задача современной науки, определяется периодом прогнозирования мощных явлений солнечной активности. Поскольку существуют методы прогнозирования отдельных явлений солнечной активности, в том числе и вызывающих возмущения в околоземном пространстве, можно было бы с определенной степенью уверенности предсказать временные возмущения в ионосфере. Способ прогноза времени регистрации коронального выброса массы был предложен на основе анализа данных солнечного микроволнового излучения, получаемых при наземном круглосуточном мониторинге при сравнительно простых усовершенствованиях методов обработки имеющейся информации. В то же время за проявление геоэффективности CME можно принять длительное снижение значений девиации f0F2 критической частоты f0F2 слоя F2 ионосферы, и прогнозирование состояния ионосферы можно связать с прогнозированием корональных выбросов массы. В данной работе приводятся прогностические оценки f0F2 на основе данных наблюдений солнечного радиоизлучения в широком диапазоне частот.

ДАВЛЕНИЕ ИОНОВ В НОЧНОЙ АВРОРАЛЬНОЙ ЗОНЕ ПРИ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЯХ ДИНАМИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ СОЛНЕЧНОГО ВЕТРА

Данные спутников серии DMSP использованы для исследования ионного давления в ночном секторе авроральной зоны в магнитоспокойные периоды при экстремальных значениях динамического давления солнечного ветра (Psw). Показано, что при экстремально высоких уровнях динамического давления солнечного ветра давление ионов на границе изотропизации (ГИ) увеличивается с ростом Psw и может достигать уровня 4-6 нПа при Psw = 20-22 нПа. Получены широтные профили ионного давления при средних уровнях динамического давления равных 0.5 нПа, 2.1 нПа и 16.3 нПа, указывающие на то, что увеличение Psw сопровождается не только ростом давления плазмы в авроральной зоне, но и расширением области авроральных высыпаний, главным образом за счет смещения ГИ в более низкие широты. Проведено проецирование широтного профиля ионного давления на экваториальную плоскость магнитосферы при Psw~2.0 нПа.

ESTABLISHING SOLAR ACTIVITY TREND FOR SOLAR CYCLES 21 – 24

Solar-terrestrial environment is manifested primarily by the physical conditions of solar interior, solar atmosphere and eruptive solar plasma. Each parameter gives unique information about the Sun and its activity according to its defined characteristics. Hence the variability of solar parameters is of interest from the point of view of plasma dynamics on the Sun and in the interplanetary space as well as for the solar-terrestrial physics. In this study, we have analysed various solar transients and parameters to establish the recent trends of solar activity during solar cycles 21, 22, 23 and 24. The correlation coefficients of linear regression of F10.7 cm index, Lyman alpha index, Mg II index, cosmic ray intensity, number of M & X class flares and coronal mass ejections (CMEs) occurrence rate versus sunspot number was examined for last four solar cycles. A running cross-correlation method has been used to study the momentary relationship among the above mentioned solar activity parameters. Solar cycle 21 witnessed the highest value of correlation for F10.7 cm index, Lyman alpha index and number of M-class and X-class flares versus sunspot number among all the considered solar cycles which were 0.979, 0.935 and 0.964 respectively. Solar cycle 22 recorded the highest correlation in case of Mg II index, Ap index and CMEs occurrence rate versus sunspot number among all the considered solar cycles (0.964, 0.384 and 0.972 respectively). Solar cycle 23 and 24 did not witness any highest correlation compared to solar cycle 21 and 22. Further the record values (highest value compared to other solar three cycles) of each solar activity parameters for each of the four solar cycles have been studied. Here solar cycle 24 has no record text at all, this simply indicating that this cycle was a weakest cycle compared to the three previous ones. We have concluded that in every domain solar 24 was weaker to its three predecessors.

PROBLEMS OF THE OUTER RADIATION BELT FORMATION AND TOPOLOGICAL FEATURES OF HIGH LATITUDE MAGNETOSPHERE

We analyzed the problems of formation of the outer radiation belt (ORB) taking into consideration the latest changes in our understanding of the high-latitude magnetospheric topology. This includes strong evidence that the auroral oval maps to the outer part of the ring current, meanwhile the ORB polar boundary maps inside the auroral oval. Our analysis also includes the variation of the plasma pressure distribution and the time of the acceleration of relativistic electrons during geomagnetic storm. It is shown that the maximum of ORB is formed after the geomagnetic storm in the region of plasma pressure maximum. The position of this maximum agrees with the prediction of the ORB formation theory based on the analysis of ring current development during storm. We emphasize the role of adiabatic processes in the ORB dynamics and the importance of the substorm injections during storm recovery phase for the formation of enhanced fluxes of ORB electrons after the storm.

GICS IN THE MAIN TRANSMISSION LINE “NORTHERN TRANSIT” IN RUSSIA AND IN THE MÄNTSÄLÄ FINLAND PIPELINE: A CASE STUDY

Geomagnetically induced currents (GICs), arising both on power lines and on pipelines, may have strong negative impact on the technological networks up to accidents ("blackouts"). Magnetospheric disturbances are one of the factors in the appearance of GICs, however there is no unambiguous relationship between substorm and presence of currents. In this paper, we consider two intense cases of GIC (15March 2012 and 17 March 2013), registered on two different technological networks: 1) on the "Nothern Transit" power line (Vykhodnoy, Revda and Kondopoga stations) located in the auroral zone, 2) on the Finnish natural gas pipeline near Mäntsälä located in the subauroral zone. Both GIC cases are compared with substorm development in the auroral zone, using data from IMAGE magnetometers network and MAIN camera system in Apatity. We found a good correlation between the GIC appearance and variations of geomagnetic indexes: IL – index, which characterized of westward electrojet intensity on the IMAGE meridian and Wp - index, which describes the wave activity of the substorm. Besides, it was shown also a good correlation between GICs and the thin spatio-temporal structure of the substorm development (the appearance and the propagation to the pole of substorm activations), which is appeared both in the magnetic data and in the all sky camera images.

ОЦЕНКА ГРАНИЦ ЛОКАЛИЗАЦИИ ВОЗМУЩЕНИЙ ВЫСОКОШИРОТНОЙ ИОНОСФЕРЫ ПО ДАННЫМ GPS/ГЛОНАСС

Оценка положения границы аврорального овала является актуальной и при этом достаточно сложной задачей. В последние годы Глобальные навигационные спутниковые системы (ГНСС) предоставляют обширный материал для изучения ионосферы Земли, а именно для наблюдения ионосферы и ионосферных неоднородностей в глобальном и региональном масштабе. Следовательно, карты вариации ПЭС указывают на постоянное присутствие ионосферных неоднородностей в области аврорального овала, а динамика области ионосферных неоднородностей соответствует динамике аврорального овала [1]. Таким образом, в работе был предложен новый подход для решения задачи прогноза положения аврорального овала, основанный на модели машинного обучения Random Forest, использующие данные GPS/ГЛОНАСС. В качестве опорных данных для машинного обучения использовались данные модели Ovation Prime. Разработанная модель Random Forest позволяет получать прогноз авроральной активности в виде карт потока энергии авроральных высыпаний. Оценка границ возмущений в авроральной зоне, в высокоширотной области была получена с помощью собственных, разработанных алгоритмов машинного зрения.

ИОНОСФЕРНАЯ ОБЛАСТЬ РАССЕЯНИЯ ОНЧ АВРОРАЛЬНОГО ХИССА ПО ДАННЫМ НАЗЕМНЫХ НАБЛЮДЕНИЙ В ВЫСОКИХ ШИРОТАХ

В работе представлены результаты анализа всплесков аврорального хисса, зарегистрированных в период с 7 ноября 2018 года по 9 февраля 2020 года на двух пространственно разнесенных точках - Ловозеро (Россия) и Каннуслехто (Финляндия). Всего за время наблюдений выбрано 22 события. Регистрируемые всплески были разбиты по общим признакам на четыре типа: 1) область рассеяния имеет размеры, малые относительно расстояния между станциями; 2) область рассеяния перемещается по долготе; 3) область рассеяния вытянута по долготе; 4) смешанный тип. Подробно рассмотрены примеры регистрации аврорального хисса, соответствующие тому или иному типу и сформулированы их отличительные особенности.

DAY BY DAY BEHAVIOR OF GNNS POSITIONING ERRORS AND TEC FLUCTUATIONS ASSOCIATED AURORAL DISTURBANCES OVER MARCH 2015

We analyzed the occurrence of TEC fluctuations and an impact of auroral disturbances on the Precise Point Positioning (PPP) errors in European sector using GPS measurements of EPN network. Index AE was used as indicator of auroral activity. The fluctuation activity was evaluated by indexes ROT and ROTI. The positioning errors were determined using the GIPSY-OASIS software (http://apps.gdgps.net). The Precise Point Positioning is the processing strategy of the single receiver for GNSS observations that enables the efficient computation of the high-quality coordinates. For quiet conditions the algorithm provided for TRO1 stations daily average PPP errors less than 4-5 sm. The analysis indicated regular increasing positioning errors around MLT (22 UT) during March 2015. While raising the auroral activity it was observed increasing TEC fluctuation as well as positioning errors. In the report we discus also behavior PPP errors during super storm 17 March 2015. During storm at TRO1 the PPP errors reached more than 20 m. The increasing errors were observed on latitudes low than 52-54°N.

CHOICE OF CONDITIONS FOR MHD SIMULATIONS ABOVE THE ACTIVE REGION, ALLOWING THE STUDY OF THE SOLAR FLARE MECHANISM

Primordial release of solar flare energy high in corona (at altitudes 1/40 - 1/20 of the solar radius) is explained by release of the magnetic energy of the current sheet. The observed manifestations of the flare are explained by the electrodynamical model of a solar flare proposed by I. M. Podgorny. To study the flare mechanism is necessary to perform MHD simulations above a real active region (AR). MHD simulation in the solar corona in the real scale of time can only be carried out thanks to parallel calculations using CUDA technology. Methods have been developed for stabilizing numerical instabilities that arise near the boundary of the computational domain. Methods are applicable for low viscosities in the main part of the domain, for which the flare energy is effectively accumulated near the singularities of the magnetic field. Singular lines of the magnetic field, near which the field can have a rather complex configuration, coincide or are located near the observed positions of the flare.

СУПЕРСУББУРЯ 20 ДЕКАБРЯ 2015 ГОДА: МАГНИТНЫЕ ЭФФЕКТЫ НА РАЗНЫХ ШИРОТАХ

Анализируется суперсуббуря (очень интенсивная суббуря с SML индексом ~2100 нТл), наблюдавшаяся 20 декабря 2015 года (с началом в 16:13 UT) во время интенсивной магнитной бури, вызванной воздействием на магнитосферу магнитного облака с устойчивым южным направлением ММП. Показано, что ионосферные токи, соответствующие этой суперсуббуре, развивались в глобальном масштабе – от поздне-утреннего до вечернего секторов. Во время ее развития наблюдался очень интенсивный западный электроджет с максимумом в утреннем секторе (~06 MLT). В вечернем секторе (~18 MLT) наблюдался восточный электроджет. Во время взрывной фазы суббури в вечернем секторе наблюдались вариации магнитного поля, соответствующие появлению дополнительного токового клина обратного направления. Развитие суббури сопровождалось появлением большой положительной вариации Х-компоненты магнитного поля на геомагнитных широтах от ~60° до ~50°, что могло привести к наблюдаемому импульсу MPB-индекса (Midlatitude Positive Bay index).