Анализ динамики параметров ионосферы в периоды сильных геомагнитных бурь и землетрясений на Камчатке в 2023-2024 гг. (по данным ГНСС)

Полное электронное содержание (ПЭС), получаемое по данным глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС), находит широкое применение в области фундаментальных исследований солнечно-земной физики и прикладных задач космической погоды. С целью исследования изменчивости ионосферы в Камчатском крае в периоды высокой геомагнитной активности, а также в периоды, сопровождаемые высокой сейсмической и вулканической активностями, был проведен анализ данных региональной сети приёмников ГНСС за март-апрель 2023 г. и август 2024 г. Для шести приёмников, входящих в региональную сеть, произведён расчёт значений абсолютного вертикального ПЭС с учётом дифференциальных кодовых задержек, и определены отклонения значений ПЭС от фонового уровня. Также, по данным сети приемников, произведено вычисление индекса возмущённости вертикальных вариаций полного электронного содержания (WTEC) для периодов колебаний ПЭС в диапазонах 1-10 и 1-40 минут, соответствующих средне- и крупномасштабным ионосферным возмущениям. Для детального изучения динамики оцененных характеристик состояния ионосферы использовался алгоритм адаптивной вейвлет-фильтрации, основанный на комбинации дискретных вейвлет-разложений с адаптивными пороговыми оценками.

В результате исследования выделены особенности поведения рассматриваемых ионосферных характеристик, наблюдаемые в периоды сильных геомагнитных бурь 23.03.2023-24.03.2023 гг. (Kp=8, Dst_min=−163 нТл), 23.04.2023-24.04.2023 гг. (Kp=8₊, Dst_min =−213 нТл), 04.08.2024 (Kp=7, Dst_min =−100 нТл) и 12.08.2024 гг. (Kp=8, Dst_min=−188 нТл). Выделенные аномальные изменения вариаций значений абсолютных вертикальных ПЭС имели вид отрицательных отклонений от значений фонового уровня, при этом наблюдалось возрастание значений индексов WTEC для рассматриваемых периодов колебаний ПЭС. Примерно, за двое суток до наступления землетрясения с магнитудой M=6.6, произошедшего 03.04.2023 02:06:56 (UT) у восточного побережья Камчатки, на фоне умеренной геомагнитной активности, в ночные часы по местному времени наблюдалось возрастание индексов WTEC до значений 0.1-0.3 TECU для периодов колебаний ПЭС в диапазоне 1-10 минут для всех рассматриваемых приёмников ГНСС. В период извержения вулкана Шивелуч, по данным приёмника klu1, расположенного в окрестности вулкана, на фоне низкой геомагнитной активности в течение 11.04.2023-12.04.2023 гг. в ночное время по LT наблюдались возмущения ПЭС, превышающие верхнюю границу диапазона фоновых значений. На остальных приёмниках отмечалось возрастание индексов WTEC до значений 0.08-0.15 TECU для периодов колебаний ПЭС в диапазоне 1-10 минут. В течение суток, предшествующих наступлению землетрясения с магнитудой M=7.0, произошедшего у восточного побережья Камчатки 17.08.2024 19:10:25 (UT), на фоне умеренной геомагнитной активности (Kp=3₋), наблюдались вариации ПЭС, положительные относительные отклонения которых от фонового уровня достигали значений от 20% до 40%. Детальный анализ вариаций оцененных характеристик состояния ионосферы, выполненный с использованием вейвлет-разложений, подтвердил достоверность полученных результатов исследования.

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