Численное моделирование параметров полярной ионосферы
https://doi.org/10.22405/2226-8383-2018-19-4-91-102
Аннотация
В статье дается обзор разработанных трех численных моделей для расчета электродинамических параметров высокоширотной ионосферы Земли. Модель глобального распределения ионосферного электрического потенциала, построенная на основе решения краевой задачи о растекании ионосферных токов, позволяет рассчитать траектории конвекции ионосферной плазмы в северном и южном полушариях. Модель высокоширотной ионосферы позволяет оперативно рассчитывать трехмерную структуру электронной плотности в диапазоне высот 120-500 км при различных гелио-геофизических условиях. Учитывается определяющая роль электрических полей магнитосферного происхождения. Концентрация основных ионосферных ионов определяется решением уравнения фотохимического баланса и конвективно-диффузионного уравнения вдоль траектории конвекции плазменных трубок с учётом параметров термосферы. Разработана методика и алгоритмы численного расчета распределения магнитного поля над ионосферой, которое создается электрическими токами магнитосферного происхождения. Модель базируется на решении уравнения для векторного магнитного потенциала и позволяет рассчитать двумерную картину магнитных вариаций.
Ключевые слова
Ионосфера,
Электродинамика,
Электронная плотность,
Численное моделирование,
Дифференциальные уравнения,
Итерационные методы
При поддержке: Российский научный фонд, проект 16-17-00121
Об авторе
Р. Ю. Лукьянова
Геофизический центр РАН
Россия
Россия
Лукьянова Рената Юрьевна — доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник
Список литературы
1. Heppner J.P. Maynard N.C. Empirical high-latitude electric field model // J.Geophys.Res. 1987. Vol. A2, № 5, Р.4467-4489.
2. Papitashvili, V.O., Christiansen F., Neubert T. A new model of field-aligned currents derived from high-precision satellite magnetic field data // Geophys. Res. Lett. 2002. Vol. 29, № 14, 1683. http://dx.doi.org/10.1029/2001GL014207.
3. Ruohoniemi J.M., Greenwald R.A. Dependencies of high-latitude plasma convection: consideration of IMF, seasonal, and UT factors in statistical patterns // J. Geophys. Res. 2005. Vol. 110, A09204. http://dx.doi.org/10.1029/2004JA010815.
4. Bilitza D., McKinnell L.-A. Reinisch B.W., Fuller-Rowell T. The international reference ionosphere today and in the future // J. Geodesy. 2010, Vol. 85, P. 909-920, doi: 10.1007/s00190010-0427-x.
5. Lukianova R., Troshichev O.A., Galperin Y.I., Jorjio N.V. Reconstruction of the FAC structure along spacecraft trajectory with regard for edge effects of current sheets // Int. J.Geomag. Aeronomy. 2001, Vol. 2, № 3. P.159-172. .
6. Лукьянова Р.Ю. Распределение электрического потенциала в ионосфере Земли с учетом электродинамической сопряженности полушарий: численная модель // Матем. моделирование, 2017. Т. 29, № 5. С. 122–132.
7. Брюнелли Б.Е., Намгаладзе А.А. Физика ионосферы // Л.: Наука, 1988. 526с.
8. Владимиров В.С. Уравнения математической физики // М.: Наука, 1981. 512 с.
9. Самарский А.А., Николаев Е.С. Методы решения сеточных уравнений // М.: Наука, 1978, 592 c.
10. Lukianova R., Christiansen F. Modeling of the global distribution of ionospheric electric field based on realistic maps of field-aligned currents // J. Geophys. Res. 2006. Vol. 111, A03213, doi:10.1029/2005JA011465.
11. Lukianova R., Hanuise C., Christiansen F. Asymmetric distribution of the ionospheric electric potential in the opposite hemispheres as inferred from the SuperDARN observations and FAC-based convection model // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2008. Vol. 70. P. 2324-2335, doi:10.1016/j.jastp.2008.05.015.
12. Uvarov V.M., R.Yu. Lukianova, Numerical modeling of the polar F region ionosphere taking into account the solar wind conditions // Adv. Space Research, 56, 2563–2574 10.1016/j.asr.2015.10.004, 2015.
13. Lukianova R., Uvarov V.M., Coisson P. Evolution of the high-latitude F region large-scale ionospheric irregularities under different solar wind and zenith angle conditions // Adv. Space Res. 2017. Vol. 59, № 2. P. 557-570, doi:10.1016/j.asr.2016.10.010.
14. Уваров В.М., Барашков П.Д. Типы распределения электрических полей и соответствующие им типы конвекции в полярной ионосфере. Модель // Геомагнетизм и аэрономия. 1989. Т. 29. № 4. C. 621-628.
15. Hedin, A. E. MSIS-86 Thermospheric Model // J. Geophys. Res. 1987. Vol. 92, № 5. P. 46494662
Рецензия
Для цитирования:
Лукьянова Р.Ю. Численное моделирование параметров полярной ионосферы. Чебышевский сборник. 2018;19(4):91-102. https://doi.org/10.22405/2226-8383-2018-19-4-91-102
For citation:
Lukyanova R.Yu. Numerical modeling of the polar ionosphere parameters. Chebyshevskii Sbornik. 2018;19(4):91-102. (In Russ.) https://doi.org/10.22405/2226-8383-2018-19-4-91-102
Просмотров: 635
Послать статью по эл. почте 