• Українська
  • English
  • Русский
ISSN 1028-821X (Online)
ISSN 2415-3400 (Print)

ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ ПРОФИЛЯ ПРОВОДИМОСТИ НИЖНЕЙ ИОНОСФЕРЫ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ТВИК-АТМОСФЕРИКОВ

Швец, АВ, Кривонос, АП, Иванов, ВК
Сердюк, ТН
Organization: 

Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины
12, ул. Акад. Проскуры, Харьков, 61085, Украина
E-mail: alexander_shvets@ukr.net

*Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени акад. В. Лазаряна МОН Украины
2, ул. Лазаряна, Днепропетровск, 49010, Украина
E-mail: serducheck-t@rambler.ru

https://doi.org/10.15407/rej2015.01.040
Язык: русский
Аннотация: 

Исследована методика определения эффективных высот волновода Земля-ионосфера для основного и высших типов нормальных волн (мод) и дальности до источника излучения – молнии на основе анализа импульсных сигналов в диапазоне сверхнизких (СНЧ) и очень низких частот (ОНЧ) – твик-атмосфериков (твиков). Полученная по анализу многомодовых твиков зависимость эффективной высоты волновода от частоты используется для определения параметров профиля проводимости нижней ионосферы. В численном эксперименте временные формы твиков синтезированы в модели волновода Земля-ионосфера с экспоненциальным профилем проводимости нижней ионосферы. Для выделения и анализа отдельных мод в сигнале использовались динамические спектры твиков. Погрешность определения эффективной высоты волновода для различных волноводных мод составила 0,2…0,4 км, что позволило оценивать параметры экспоненциального профиля проводимости нижней ионосферы в диапазоне значений, характерных для ночных условий. Систематические и случайные погрешности определения дальности до молнии составили 10…40 км и 20…80 км соответственно в диапазоне дальностей 500…3 000 км.

Ключевые слова: волновод Земля–ионосфера, диагностика нижней ионосферы, локация молний, СНЧ-ОНЧ-радиоволны, твик-атмосферики

Статья поступила в редакцию 04.12.2014 г.
PACS 94.20.ws
УДК 537.874.37:550.388.2
Radiofiz. elektron. 2015, 20(1): 40-47
Полный текст (PDF)

References: 
  1. Hughes H. G. Evaluation of nighttime exponential ionospheric models using VLF atmospherics / H. G. Hughes, R. J. Gallenberger, R. A. Pappert // Radio Science. – 1974. – 9, N 12. – P. 1109–1116.
  2. Cummer S. A. Ionospheric D-region remote sensing using VLF radio atmospherics / S. A. Cummer, U. S. Inan, T. F. Bell // Radio Science. – 1998. – 33, N 6. – P. 1781–1792.
  3. Daytime ionospheric D region sharpness derived from VLF radio atmospherics / F. Han, S. A. Cummer, J. Li, G. Lu // J. Geophys. Res. – 2011. – 116, iss. A5. – P. A05314 (11 p.).
  4. Cheng Z. Broadband VLF measurements of lightning-induced ionospheric perturbations / Z. Cheng, S. A. Cummer // Geophys. Res. Lett. – 2005. – 32. – P. L08804 (4 p.)
  5. Broadband very low frequency measurement of D region ionospheric perturbations caused by lightning electromagnetic pulses / Z. Cheng, S. A. Cummer, H.-T. Su, R.-R. Hsu // J. Geophys. Res. – 2007. – 112. – P. A06318 (8 p.).
  6. Shao X.-M. Reduction of electron density in the night-time lower ionosphere in response to a thunderstorm / X.-M. Shao, E. H. Lay, A. R. Jacobson // Nature Geoscience. – 2013. – 6. – P. 29–33.
  7. Михайлова Г. А. Тонкая частотно-временная структура атмосфериков типа «твики» и ОНЧ диагностика параметров ночной нижней ионосферы / Г. А. Михайлова, О. В. Капустина // Геомагнетизм и аэрономия. – 1988. – 28, № 6. – C. 1015–1018.
  8. Experimental investigation of the tweek field structure / D. Ye. Yedemsky, B. S. Ryabov, A. Yu. Shchokotov, V. S. Yarotsky // Adv. Space Res. – 1992. – 12, N 6. – P. 251–254.
  9. Shvets A. V. Polarization effects for tweek propagation / A. V. Shvets, M. Hayakawa // J. Atmos. Sol.-Terr. Phys. – 1998. – 60, N 4. – P. 461–469.
  10. Kumar S. Nighttime D-region equivalent electron density determined from tweek sferics observed in the South Pacific Region / S. Kumar, Anil Deo, V. Ramachandran // Earth, Planets and Space. – 2009. – 61. – P. 905–911.
  11. Reeve C. D. The eclipsed lower ionosphere as investigated by natural very low frequency radio signals / C. D. Reeve, M. J. Rycroft // J. Atmos. Terr. Phys. – 1978. – 34, iss. 4. – P. 667–672.
  12. Burton E. T. Audio-frequency atmospherics / E. T. Burton, E. M. Boardman // Proc. IRE. – 1933. – 21. – P. 1476–1494.
  13. Barkhausen H. Whistling tones from the Earth / H. Barkhausen // Proc. IRE. – 1930. – 18. – P. 1155–1159.
  14. Potter R. K. Analysis of audio-frequency atmospherics / R. K. Potter // Proc. IRE. – 1951. – 39, N 9. – P. 1067–1069.
  15. Lynn K. J. W. Night-time sferic propagation at frequencies below 10 kHz / K. J. W. Lynn, J. Crouchley // Aust. J. Phys. – 1967. – 20. – P. 101–108.
  16. Singh A. K. Propagational Features of Higher Harmonic Tweeks at Low Latitudes / A. K. Singh, R. P. Singh // Earth, Moon and Planets. – 1996. – 73. – P. 277–290.
  17. Rodger C. J. Location accuracy of VLF World Wide Lightning Location (WWLL) network: Post-algorithm upgrade / C. J. Rodger, J. B. Brundell, R. L. Dowden // Ann. Geophys. – 2005. – 23, N 2. – P. 277–290.
  18. Outsu J. Numerical study of tweeks based on wave-guide mode theory / J. Outsu // Proc. Res. Inst. Atmos. Nagoya Univ. – 1960. – 7. – P. 58–71.
  19. Ohya H. Development of an automatic procedure to estimate the reflection height of tweek atmospherics / H. Ohya, K. Shiokawa, Y. Miyoshi // Earth, Planets and Space. – 2008. – 60. – P. 837–843.
  20. Rafalsky V. A. One-site distance-finding technique for locating lightning discharges / V. A. Rafalsky, A. V. Shvets, M. Hayakawa // J. Atmos. Terr. Phys. – 1995. – 57, N 11. – P. 1255–1261.
  21. Brundell J. B. Validation of single station lightning location technique / J. B. Brundell, C. J. Rodger, R. L. Dowden // Radio Sci. – 2002. – 37, N 4. – P. 1059–1067.
  22. Швец А. В. Метод локации молний и оценки параметров нижней ионосферы с помощью твик-атмосфериков / А. В. Швец, Ю. В. Горишняя // Радиофизика и электрон. – 2010. – 1(15), № 2. – С. 63–70.
  23. Wait J. R. Electromagnetic Waves in Stratified Media / J. R. Wait. – N. Y.: Pergamon Press Inc., 1962. – 372 p.
  24. Wait J. R. Characteristics of the Earth – ionosphere waveguide for VLF radio waves / J. R. Wait, K. P. Spies // NBS Technical Note 300. – Washington, 1964. – 96 p.
  25. Greifinger C. Approximate method for determining ELF eigenvalues in the earth-ionosphere waveguide / C. Greifinger, P. Greifinger // Radio Science. – 1978. – 13, N 5. – P. 831–837.
  26. Porrat D. Modal phenomena in the natural electromagnetic spectrum below 5 kHz / D. Porrat, P. R. Bannister, A. C. Fraser-Smith // Radio Science. – 2001. – 36, N 3. – P. 499–506.
  27. Швец А. В. Локация молний и оценка высоты нижней ионосферы с использованием дисперсионных характеристик твик-атмосфериков / А. В. Швец, Ю. В. Горишняя // Радиофизика и электрон. – 2011. – 2(16), № 4. – С. 63–70.
  28. Yano S. Wave-form analysis of tweek atmospherics / S. Yano, T. Ogawa, H. Hagino // Res. Lett. Atmos. Electr. – 1989. – 9. – P. 31–42.