Автоматизированный метод оценки состояния ионосферы по данным ионозондов

В работе предлагается новый автоматизированный метод оценки состояния ионосферы по данным наземного вертикального радиозондирования. Мониторинг состояния околоземного космического пространства является актуальной задачей и направлен на предотвращение негативного влияния аномальных факторов космической погоды на технические средства наземной и космической инфраструктуры [1, 2]. Данная работа продолжает исследования [3, 4] и направлена на создание автоматизированных методов анализа данных геофизического мониторинга и прогноза космической погоды.  Метод построен на синтезе элементов теории статистических решений и пороговых оценок с методами вейвлет-преобразования. Метод обеспечивает контроль состояния ионосферы (в месте регистрации данных) и обнаружение ионосферных возмущений (неоднородностей). Выходными результатами работы метода являются данные о состоянии ионосферы (спокойное/возмущенное) и параметры обнаруженных ионосферных неоднородностей, в случае возмущенного состояния. Оценивается интенсивность, продолжительность и характер (положительная или отрицательная фаза) неоднородностей. Преимуществом метода, по сравнению с аналогами, являются его адаптивные свойства, обеспечивающие автоматическую настройку параметров (не требует предварительного обучения). Также преимуществом метода является возможность его применения в случае наличия ограниченных выборок данных. Апробация метода выполнена с использованием данных критической частоты ионосферного слоя F2, полученных с помощью вертикального радиозондирования ионосферных станций, расположенных в Камчатском регионе (координаты станции 53^оСШ и 158^оВД, Россия, ИКИР ДВО РАН) и Вакканай (координаты станции 45^оСШ и 141^оВД, Япония, WDC-ISW, NICT). Проведено исследование поведения ионосферы в периоды повышенной солнечной активности и геомагнитных бурь, анализировались события 2018-2023 гг. Экспериментально подтверждена эффективность метода.

Работа выполнена за счет Гос. задания ИКИР ДВО РАН (рег. № темы 124012300245-2).

Авторы благодарны организациям, чьи данные были использованы в исследовании.

Литература

1. Данилов А.Д., Константинова А.В. Изменения в области F ионосферы перед магнитными бурями (обзор) // Геомагнетизм и аэрономия. - 2023. - Т. 63. - №6. - C. 683-698. doi: 10.31857/S0016794023600801.

2. Nusinov A. A., Kazachevskaya T. V., Katyushina V. V. Solar Extreme and Far Ultraviolet Radiation Modeling for Aeronomic Calculations // Remote Sensing. - 2021. Vol. 13. - №8. - P. 1454. doi: 10.3390/rs13081454.

3. Mandrikova O., Fetisova N., Polozov Y. Hybrid Model for Time Series of Complex Structure with ARIMA Components // Mathematics. - 2021. - Vol.9. - P. 1122. doi: 10.3390/math9101122.

4. Mandrikova O., Polozov Y. Complex approach to the detection of ionospheric anomalies based on ionospheric foF2 critical frequency data // Proc. SPIE 12780, 29th International Symposium on Atmospheric and Ocean Optics: Atmospheric Physics. – 2023. - P. 127807J. doi: 10.1117/12.2690918.