Моделирование распространения КВ радиоволн в магнитоактивной плазме в задачах исследования характеристик ионосферных возмущений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Семенова Надежда Александровна

• Семенова Надежда Александровна
• кандидат наук
• 2026

Оглавление диссертации кандидат наук Семенова Надежда Александровна

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ХАРАКТЕРИСТИК КВ РАДИОВОЛН В

ИОНОСФЕРЕ В ПРИБЛИЖЕНИИ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ОПТИКИ

ГЛАВА II. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЛУЧЕВОГО МЕТОДА ПРИ ИНТЕРПРЕТАЦИИ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТОВ ПО

ВОЗДЕЙСТВИЮ МОЩНОГО КВ РАДИОИЗЛУЧЕНИЯ НА ИОНОСФЕРУ

2.1 Применение лучевого метода к интерпретации результатов измерений искусственного радиоизлучения ионосферы

2.1.1 Об уменьшении интенсивности искусственного радиоизлучения ионосферы (ИРИ) в области отрицательных отстроек при частотах волны накачки (ВН) меньших четвертой электронной гирогармоники при увеличении угла падения ВН на ионосферу

2.1.2 Зависимость интенсивности ИРИ от угла наклона диаграммы направленности стенда HAARP к вертикали

2.2 Применение лучевого метода к интерпретации результатов измерений оптического излучения ионосферы

2.2.1 О смещении к северу пятна свечения в красной линии атомарного кислорода на небосводе при вертикальном воздействии на ионосферу

2.2.2 О влиянии крупномасштабных неоднородностей электронной концентрации на положение пятна свечения в красной линии атомарного кислорода

2.3 Выводы

ГЛАВА III. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ РАДИОВОЛН ДЕКАМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА ДЛЯ УСЛОВИЙ ЭКСПЕРИМЕНТОВ ПО РАКУРСНОМУ РАССЕЯНИЮ НА ИСКУССТВЕННО СОЗДАННЫХ НЕОДНОРОДНОСТЯХ

3.1 Определение положения и характеристик области искусственных ионосферных неоднородностей над стендом «Сура», ответственных за генерацию сигналов ракурсного рассеяния на короткой трассе

3.1.1 Схема эксперимента и методика расчета

3.1.2 Анализ результатов расчетов и сопоставление с экспериментом

3.2 Развитие методики определения положения искусственных ионосферных неоднородностей, ответственных за ракурсное рассеяние радиоволн на

короткой трассе, по ионограммам наклонного зондирования

3.2.1 Постановка эксперимента и результаты измерений

3.2.2 Результаты расчетов при вертикальном нагреве и их интерпретация

3.2.3 Результаты расчетов при наклонном нагреве и их интерпретация

3.3 Выводы

ГЛАВА IV. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ КВ РАДИОВОЛН В ИОНОСФЕРЕ В ПРИСУТСТВИИ ПЕРЕМЕЩАЮЩИХСЯ ИОНОСФЕРНЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ (ПИВ)

4.1 Определение характеристик ПИВ посредством моделирования распространения КВ радиоволн на слабонаклонных трассах

4.1.1 Условия эксперимента и моделирование радиозондирования

4.1.2 Результаты моделирования в сравнении с данными эксперимента

4.2 Определение характеристик ПИВ посредством моделирования распространения КВ радиоволн на длинных трассах

4.2.1 Численная модель и условия эксперимента

4.2.2 Результаты моделирования

4.3 Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Моделирование распространения КВ радиоволн в магнитоактивной плазме в задачах исследования характеристик ионосферных возмущений»

Введение

Актуальность и степень разработанности темы исследования

Исследования в области распространения радиоволн декаметрового диапазона в ионосфере ведутся на протяжении многих лет, практически, начиная с начала прошлого века, когда было открыто существование ионосферы. Интерес к этим исследованиям связан с широким использованием радиоволн указанного диапазона для дальней радиосвязи, загоризонтной радиолокации и диагностики ионосферной плазмы, что определяется задачами мониторинга ионосферы в целях повышения надежности радиосвязи [1, 2]. Во всех упомянутых приложениях возникает необходимость знания характера распространения декаметровых радиоволн.

Особенности распространения декаметровых радиоволн в неоднородной ионосфере исследуются, как правило, на основе лучевого подхода (применения метода геометрической оптики к расчету траекторий их распространения) [3-5] с учетом дисперсионных свойств нормальных волн в неоднородной магнитоактивной плазме. Эти свойства к настоящему времени хорошо изучены, см., например [4]. К настоящему времени накоплен достаточно большой опыт в расчетах лучевых траекторий электромагнитных волн в неоднородных средах, для чего созданы соответствующие специализированные пакеты программ, доступные в том числе, в сети интернет, см., например [6]. Как правило, такие программы предназначены для решения узкоспециализированных задач, и их использование даже для проблем, весьма близких, но несколько отличающихся по своей тематике, оказывается затруднительным. Несмотря на тот факт, что методы и алгоритмы расчета характеристик радиоволн в неоднородной ионосфере хорошо известны [3, 7-13], задача создания пакетов программ, удобных для оперативного анализа и моделирования условий распространения радиоволн в условиях конкретных экспериментов, в том числе в возмущенной ионосфере, с использованием данных зондирования ионосферы, остается актуальной.

В последние годы технологии исследований и мониторинга ионосферы вышли на качественно новый уровень, и для корректной интерпретации получаемых данных недостаточно знания качественной картины распространения радиоволн или модельных расчетов. Такая ситуация имеет место, например, при исследовании воздействия мощных радиоволн на ионосферу. Систематические исследования процессов нелинейного взаимодействия мощного коротковолнового (КВ) радиоизлучения с ионосферной плазмой проводятся с начала 70-х гг., когда были введены в строй специализированные нагревные стенды в Боулдере (Колорадо, США, 1970 г.), Аресибо (Пуэрто-Рико, США, 1971 г.), и г. Горьком (стенд «Зименки», 1972 г.). В настоящее время эксперименты по исследованию искусственных ионосферных возмущений, например, искусственной турбулентности ионосферы, возникающей в поле мощных КВ радиоволн проводятся на специализированных нагревных стендах «Сура» (Нижний Новгород, Россия), ЕКСАТ (Тромсе, Норвегия), HAARP (Аляска, США) [14-16]. До 2020 г. исследования проводились также на стенде Аресибо [17]. К сожалению, в декабре 2020 г. стенд был разрушен в результате аварии.

Мощная электромагнитная волна (волна накачки (ВН)), излучаемая с Земли в ионосферу, вызывает целый ряд различных плазменных процессов в возмущенной области ионосферы. Эти процессы исследуются различными диагностическими методами, в том числе, с помощью вертикального, слабонаклонного и наклонного зондирования и просвечивания возмущенной области ионосферы радиоволнами КВ, УКВ и СВЧ диапазонов (пробные волны, ракурсное рассеяние, радары некогерентного рассеяния, прием сигналов искусственных спутников Земли, в частности, навигационных спутников систем ГЛОНАСС и GPS и низкоорбитальных пролетных спутников), а также измерения излучения из возмущенной области в оптическом и радио- диапазонах [18-23]. Ряд исследований был проведен при запусках геофизических ракет через возмущенную область [24]. В соответствующих экспериментах изучаются структура пространственного и частотного спектра плазменных волн; спектры и динамика низкочастотных возмущений с масштабами от десятков см до десятков

км; дополнительная ионизация и оптическое свечение, вызываемые ускоренными электронами; искажения (модификация) профиля электронной концентрации; искусственное радиоизлучение в КВ и СВЧ диапазонах; крупномасштабное расслоение ионосферной плазмы, проникновение искусственной турбулентности плазмы во внешнюю ионосферу и др. При этом существенное внимание уделяется комплексному (одновременному) применению различных средств диагностики, например, измерений сигналов радаров некогерентного рассеяния, искусственному радиоизлучению (ИРИ или в английской терминологии -stimulated electromagnetic emission, SEE) и искусственному оптическому свечению (ИОС).

Часть эффектов, обнаруженных в экспериментах, связана с возникновением в плазме неоднородностей электронной концентрации, вытянутых в направлении геомагнитного поля, что приводит к изменению направления распространения радиоволн и их рассеянию. При воздействии на ионосферу мощным радиоизлучением возникают средне- и крупномасштабные неоднородности, захватывающие или отклоняющие сигнал, а также магнитоориентированные мелкомасштабные неоднородности (ММН), вызывающие ракурсное рассеяние сигналов КВ радиоволн [25] и ответственные за т.н. аномальное ослабление ВН и близких по частоте пробных волн [26]. Теоретический анализ полученных экспериментальных данных позволяет развивать современные представления о физике плазмы, находящейся в высокочастотном электромагнитном поле.

Для детального изучения свойств искусственных возмущений, в частности, особенностей генерации ИРИ, расположения областей генерации ИОС, влияния искусственных неоднородностей с масштабами ~ 1-10 км на область генерации ИОС; расположения области, ответственной за ракурсное рассеяние пробных радиоволн на искусственных ММН (<100 м) при различных углах падения ВН на ионосферу, необходимо знание параметров ВН и пробных волн (траекторий их распространения, амплитуды, поляризации), распространяющихся в возмущённой области ионосферы, которые можно найти с помощью расчета лучевых

траекторий.

Помимо искусственных неоднородностей, существенное влияние на распространение радиоволн оказывают средне- и крупномасштабные естественные неоднородности, к которым, в частности, относятся перемещающиеся ионосферные возмущения (ПИВ). Такие неоднородности являются трудно прогнозируемыми и при этом могут сильно влиять на точность позиционирования в задачах загоризонтной радиолокации и спутниковой навигации, искажая сигнал, что снижает эффективность функционирования радиоэлектронных систем различного назначения. В частности, может происходить сильное отклонение траектории сигнала от его траектории в невозмущенной ионосфере, что приводит к неопределённостям при модельном прогнозировании характеристик радиосигналов, проходящих через область прохождения ПИВ. На практике эксперимента это может выражаться, например, в появлении искажений дистанционно-частотных характеристик (ДЧХ) наклонного зондирования (НЗ) и изменения максимально наблюдаемых частот (МНЧ) [27, 28].

Для построения детальной картины всех вышеперечисленных процессов, происходящих в возмущенной области ионосферы, необходима подробная информация о состоянии ионосферы для конкретных условий эксперимента и проведение расчетов лучевых траекторий и поляризации декаметровых радиоволн именно в этих условиях. В связи с этим важной задачей является моделирование распространения радиоволн при параметрах среды, имеющих место при проведении того или иного эксперимента. В результате моделирования могут быть получены необходимые характеристики сигнала для последующего их сопоставления с экспериментальными данными. Для этого требуется программное обеспечение, позволяющее производить расчет большого числа лучевых траекторий с последующим извлечением, накоплением и сортировкой таких характеристик в каждой точке лучевой траектории, как показатель преломления, временная задержка, направление волнового вектора и поляризация. Такое использование лучевого метода весьма желательно, а иногда и необходимо для адекватной интерпретации ионосферного эксперимента. В частности, подобные

пакеты используются при анализе результатов ионосферных экспериментов на нагревных стендах [29] и экспериментов по управляемому термоядерному синтезу

[30].

На основе анализа характеристик становится возможной дальнейшая и более глубокая интерпретация результатов экспериментальных исследований естественных возмущений ионосферы и плазменных процессов, инициированных в ней мощными радиоволнами. В связи с этим, тема исследований диссертационной работы представляется несомненно актуальной и практически значимой.

В работе траекторные расчеты проводятся как для регулярно-неоднородной ионосферы при исследовании условий генерации ИРИ и ИОС, ракурсного рассеяния радиоволн на ММН, так и для ионосферы при наличии достаточно крупномасштабных (1 -100 км) неоднородностей, при исследовании положения области генерации ИОС и влияния ПИВ на распространение радиоволн. При этом в качестве модели регулярно-неоднородной ионосферы используется как профиль электронной концентрации, полученный по данным обработки реальных ионограмм вертикального зондирования (ВЗ) ионосферы непосредственно во время проведения экспериментов, так и (на длинных трассах) известная модель IRI (International Reference Ionosphere, международная справочная модель ионосферы

[31]), либо их совмещенный вариант. Для определения влияния параметров ионосферных неоднородностей на распространение волн к модели регулярно-неоднородной ионосферы добавляется модельное представление этих неоднородностей в пространстве.

Целью работы является применение траекторных расчетов для интерпретации данных экспериментов по воздействию мощным радиоизлучением на ионосферу и по исследованию распространения декаметровых радиоволн на различных трассах при наличии ПИВ.

Для достижения поставленной цели работы решались следующие задачи:

1. Развитие методики применения расчетов траекторий распространения коротких радиоволн в ионосфере, включающей использование как реальных профилей электронной концентрации в ионосфере, восстановленных по

ионограммам вертикального зондирования, так и различных моделей среды, для интерпретации результатов реальных экспериментов по исследованию структуры возмущенной ионосферы.

2. Исследование особенностей искусственного радиоизлучения (ИРИ) и искусственного оптического свечения (ИОС) в зависимости от условий воздействия на ионосферу мощным радиоизлучением: а) зависимость спектров ИРИ от угла падения волны накачки (ВН) на ионосферу при частотах ВН, близких к 4-ой гармонике электронной циклотронной частоты; б) интерпретация наблюдаемого положения области генерации ИОС при вертикальном воздействии ВН и воздействии в магнитный зенит (МЗ).

3. Развитие методики определения положения искусственных мелкомасштабных магнитоориентированных неоднородностей (ММН), возникающих при нагреве ионосферы мощными волнами, ответственных за ракурсное рассеяние радиоволн на короткой трассе Казань-Нижний Новгород, по ионограммам наклонного зондирования (НЗ).

4. Определение характеристик перемещающихся ионосферных возмущений (ПИВ) на основе сопоставления экспериментальных ДЧХ с расчетными, полученными с помощью моделирования распространения КВ радиоволн в возмущенной ПИВ ионосфере на коротких и длинных трассах.

Научная новизна диссертационной работы

1. Показано, что обнаруженный в эксперименте эффект уменьшения интенсивности ИРИ при частотах ВН ниже четвертой гармоники электронной циклотронной частоты (/0 < 4/Се) по сравнению с обратным случаем / > 4/Се при увеличении угла наклона центрального луча диаграммы направленности стенда «Сура» на ионосферу в плоскости магнитного меридиана на юг связан с уменьшением высоты отражения при больших углах падения и разницей дисперсионных свойств плазменных волн при частотах выше и ниже четвертой гармоники. Показано, что снижение интенсивности ИРИ при наклоне центрального луча ДН стенда НААЕР на север связано со свойствами поляризации ВН при

различных углах наклона ДН стенда по отношению к направлению магнитного поля, а также что наиболее интенсивная генерация ИРИ происходит при взаимодействии ВН с плазмой на восходящих участках траектории распространения.

2. Установлено, что возрастание интенсивности ИРИ в случае диаграммы направленности (ДН) стенда, наклоненной по отношению к вертикали на 14° на север определяется эффектом «зеркального магнитного зенита», т.е. распространением отражённой ВН вдоль геомагнитного поля и усилением ее взаимодействия с ионосферой в этом случае на нисходящем участке траектории.

3. Установлено, что смещение пятна свечения ИОС на север при вертикальном воздействии ВН на ионосферу связано с увеличением высоты области плазменного резонанса, где происходит ускорение электронов, и их высыпанием вдоль геомагнитного поля на север на более низкие высоты, где имеет место максимум возбуждения атомов кислорода и генерация оптического свечения в красной линии атомарного кислорода с длиной волны 630 нм.

4. С помощью траекторных расчетов для ВН при ее наклонном падении на ионосферу при наличии в ионосфере крупномасштабных неоднородностей электронной концентрации показано, что наблюдение пятна ИОС в магнитном зените (МЗ) при наличии связано с фокусировкой ВН на крупномасштабных неоднородностях.

5. С помощью траекторных расчетов установлено местоположение области и характеристики рассеивающих неоднородностей, ответственных за обратное ракурсное рассеяние радиоволн на трассе Казань-Васильсурск-Казань при различных частотах зондирующих сигналов. Развита методика определения местоположения неоднородностей при зондирующем сигнале ионозонда, работающего в режиме снятия ионограмм.

6. Определены параметры ПИВ, наблюдаемых в эксперименте по одновременному ЛЧМ-зондированию на трёх среднеширотных слабонаклонных трассах, а также в эксперименте по сильно-наклонному ЛЧМ-зондированию на длинной трассе Кипр-Нижний Новгород.

Научная и практическая ценность

В ходе диссертационной работы был развит комплексный подход, позволяющий наиболее простым и удобным способом сопоставлять выполненные в разработанной программной среде расчеты траекторий лучей и их характеристик с результатами экспериментов по воздействию на ионосферу мощным радиоизлучением, в частности, экспериментов по исследованию искусственного радио- и оптического свечения ионосферы, а также экспериментов по ракурсному рассеянию радиоволн в условиях возвратно-наклонного зондирования (ВНЗ), что дало возможность детальной интерпретации таких экспериментов с точки зрения описания физических процессов, обуславливающих особенности и модификацию структуры ионосферы. На основе расчетов в программной среде, построенной с применением известных алгоритмов, предложена методика определения положения и характеристик искусственных ионосферных неоднородностей, ответственных за ракурсное рассеяние радиоволн на короткой трассе по ионограммам наклонного зондирования (НЗ). Представленный метод моделирования распространения КВ радиоволн в ионосфере применим и к задаче определения характеристик перемещающихся ионосферных возмущений (ПИВ), с учетом динамики их движения.

Разработанное программное обеспечение является удобным инструментом для моделирования распространения волн в процессе экспериментов по детальному исследованию искусственного радио- и оптического свечения ионосферы, в том числе, эффекта «магнитного зенита» (МЗ) и ракурсного рассеяния декаметровых радиоволн в возмущенной области, для сравнительного анализа эффектов воздействия мощной волны накачки (ВН) на ионосферу на нагревных стендах, подобных стендам «Сура» и НААЕР. Проводимое в данных условиях моделирование распространения КВ радиоволн позволяет спрогнозировать отклонение сигнала и изменение его характеристик при его прохождении через возмущенную область, что особенно важно в задачах по исследованию ПИВ. Предложенные модели ПИВ расширяют ряд существующих на данный момент моделей и позволяют учитывать более широкий спектр

особенностей ПИВ в целях их детальной диагностики. Кроме того, полученные результаты траекторных расчетов позволили сделать корректную интерпретацию обнаруженных эффектов искусственного оптического свечения (ИОС) при воздействии на ионосферу мощным радиоизлучением, а именно, объяснить причины смещения пятна оптического свечения на север в случае вертикального нагрева и на юг в область магнитного зенита в случае наклонного нагрева ионосферы, а также зависимость ИРИ от угла выхода ВН, что вносит важный вклад в изучение природы и особенностей данных эффектов. Полученные результаты, позволили развить представление о структуре и динамике искусственных и естественных ионосферных неоднородностей.

Методология и методы исследования

В работе использовались методы численного моделирования распространения радиоволн в приближении геометрической оптики для неоднородных анизотропных сред. Для описания структуры возмущенной ионосферы и ее динамики использовались различные трехмерные модели локальных неоднородностей электронной концентрации с возможностью вариации их параметров, экспериментальные данные вертикального и наклонного зондирования, а также эмпирическая модель ионосферы 1Ы2016. Для проверки корректности результатов численных расчетов проводился сравнительный анализ ионосферных параметров среды с данными ионозондов.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Созданный пакет программ для моделирования распространения КВ радиоволн в ионосфере с использованием реальных и модельных профилей электронной концентрации, а также моделей возмущений (неоднородностей среды) позволяет интерпретировать данные экспериментов по воздействию мощным радиоизлучением на ионосферу и по исследованию распространения декаметровых радиоволн на различных трассах при наличии перемещающихся ионосферных возмущений (ПИВ).

2. С помощью расчетов лучевых траекторий и поляризации волны накачки (ВН) удается обосновать причину ослабления интенсивности искусственного радиоизлучения (ИРИ) при /0 < 4/се по сравнению со случаем /0 > 4/Се при увеличении угла наклона диаграммы направленности (ДН) нагревного стенда «Сура» на юг от 14° до 18°; объяснить ослабление искусственного радиоизлучения (ИРИ) для северных углов наклона к вертикали центрального луча ДН нагревного стенда HAARP в плоскости магнитного меридиана; увеличения интенсивности ИРИ при наклоне ДН стенда HAARP на 14° на север («зеркальный магнитный зенит»).

3. Наблюдаемое смещение на север пятна искусственного оптического свечения (ИОС) ионосферы в красной линии атомарного кислорода для вертикального воздействия волны накачки (ВН) при увеличении высоты ее отражения связано с высыпанием ускоренных электронов вдоль магнитного поля от высот генерации плазменных волн до высот генерации свечения; б) наблюдаемое смещения на юг (в «магнитный зенит», угол зрения 19°) положения пятна свечения при наклоне диаграммы направленности (ДН) стенда «Сура» на юг на 12° связано с фокусировкой волны накачки (ВН) на крупномасштабных неоднородностях электронной концентрации.

4. На основе траекторных расчетов зондирующих волн на трассе Казань-Васильсурск-Казань и характеристик искусственных магнитоориентированных мелкомасштабных неоднородностей (ММН), созданных излучением стенда «Сура» и ответственных за ракурсное рассеяние зондирующих волн, удается определить местоположение этих неоднородностей в возмущенной области ионосферы.

5. Моделирование распространения КВ радиоволн на коротких (120-240 км) и длинной (~2500 км) трассах с учетом модели возмущенной ионосферы позволяет определить параметры перемещающихся ионосферных возмущений (ПИВ), в том числе величину скорости и направление их перемещения, на основе наилучшего совпадения расчетных дистанционно-частотных характеристик (ДЧХ) с полученными в эксперименте.

Степень достоверности и апробация результатов

Достоверность и обоснованность результатов и выводов диссертационной работы определяются корректностью применения лучевого метода геометрической оптики для описания распространения и рассеяния КВ радиоволн в плавно -неоднородной среде (ионосфере), возможностью непротиворечивого использования результатов для объяснения причин наблюдаемых явлений, связанных с воздействием мощного радиоизлучения на ионосферу, сходством выбора моделей перемещающихся ионосферных возмущений с моделями, используемыми другими авторами. Основные положения диссертации неоднократно докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях, включая международные, они опубликованы в журналах, входящих в перечень ВАК для кандидатских диссертаций и индексируемых в библиографических базах WoS и Scopus.

Апробация работы и публикации:

По теме диссертации опубликовано 16 работ: 7 статей в изданиях, рекомендованных BAK (Geophysical Research Letters; Известия ВУЗов, Радиофизика); 1 тезис доклада в сборнике докладов всероссийской открытой научной конференции; 2 тезиса доклада в сборниках материалов международных научных конференций; 5 статей в сборниках трудов региональных научных конференций; 1 статья в сборнике трудов международной научной конференции.

Основные результаты работы были представлены на следующих научных семинарах, симпозиумах и конференциях: XXII международная конференция "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса". Москва, ИКИ, 11-15 ноября 2024 г.; XXVIII научная конференция по радиофизике. Нижний Новгород, ННГУ, 14-31 мая, 2024 г.; XXVII научная конференция по радиофизике, Нижний Новгород, ННГУ, 15-25 мая 2023 г.; XXVIII всероссийская открытая научная конференция «Распространение радиоволн». Йошкар-Ола, ПГТУ, 16-19 мая, 2023 г.; ХХ международная конференция «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса (Физические основы,

методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов)». Москва, ИКИ РАН, 14-18 ноября, 2022 г.; XXIII научная конференция по радиофизике. Нижний Новгород, ННГУ, 13-21 мая 2019 г.; XIX научная конференция по радиофизике. Нижний Новгород, ННГУ, 11-15 мая 2015 г.; Международная научная конференция «Излучение и рассеяние электромагнитных волн» ИРЭМВ-2015. Краснодарский край, Геленджикский район, п. Дивноморское, ЮФУ, 23-28 июня, 2013 г.; XVII научная конференция по радиофизике. Нижний Новгород, ННГУ, 13-17 мая 2013 г.; XVI научная конференция по радиофизике. Нижний Новгород, ННГУ, 11-18 мая 2012 г.

Личный вклад автора

На основе известных алгоритмов автором реализован пакет программ для проведения траекторных расчетов распространения КВ радиоволн в ионосфере для условий конкретных реальных экспериментов. По результатам проведенных автором расчетов с использованием реальных профилей электронной концентрации в ионосфере и их сопоставления с данными по измерениям искусственного оптического свечения ионосферы (ИОС), искусственного радиоизлучения (ИРИ) ионосферы и сигналов ракурсного рассеяния радиоволн при различных наклонах диаграммы направленности нагревных стендов к вертикали, а также сопоставления результатов расчетов модельных и экспериментальных ДЧХ на различных КВ радиотрассах совместно с соавторами проанализированы полученные экспериментальные результаты и дана их интерпретация, а также, определены параметры перемещающихся ионосферных возмущений (ПИВ).

Объем и структура работы

Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав основного материала, заключения, списка сокращений и списка цитируемой литературы, содержащего 139 ссылок. Общий объем диссертации - 156 страниц.

Содержание работы

В первой главе кратко изложена методика расчетов лучевых траекторий в магнитоактивной ионосферной плазме на основе известных алгоритмов в приближении геометрической оптики. Приведены примеры численного моделирования распространения радиоволн декаметрового диапазона в ионосфере, на основе которых проанализированы особенности лучевых траекторий обыкновенной волны при различных углах падения на ионосферу, продемонстрировано изменение амплитуды и поляризации волны вдоль луча в случае горизонтально-однородной ионосферы (плоскослоистой среды). Также в данной главе приведены формулы для расчета и примеры расчета лучевых траекторий в плоскослоистой среде в декартовой системе координат, а также в трехмерной сферической системе координат, связанной с реальной географической системой координат, что справедливо как для случая сферически-слоистой, так и плавно-неоднородной среды распространения волн при наличии в ионосфере неоднородностей электронной концентрации.

Во второй главе проведено моделирование распространения радиоволн в ионосферной плазме, в ходе которого была дана детальная интерпретация ряда результатов исследования неоднородной структуры ионосферы с помощью пробных радиоволн, искусственного радио- и оптического излучения из возмущенной области ионосферы, проходящих через возмущенную область, применительно к результатам экспериментов по воздействию мощного КВ радиоизлучения на ионосферу, полученных на стенде «Сура» и на высокоширотном стенде БААЕР. Результаты расчетов использованы для объяснения наблюдаемых в экспериментах особенностей спектра искусственного радиоизлучения ионосферы вблизи 4-й электронной гирогармоники и положения пятна искусственного оптического свечения на небосводе. Также была проанализирована эффективность захвата электромагнитной волны (ВН) в крупномасштабную неоднородность (0.5 - 15 км) в возмущенной области ионосферы в зависимости от характерных параметров неоднородности и ее расположения, в том числе в МЗ.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Семенова Надежда Александровна, 2026 год

Список литературы

1. Коваль, С А. Ионосферный мониторинг в интересах перспективных адаптивных систем декаметровой радиосвязи: современное состояние и перспективы развития / С А. Коваль // Системы управления, связи и безопасности. - 2020. - № 4. - С. 73.

2. Урядов, В.П. Влияние неоднородной структуры высокоширотной ионосферы на дальнее распространение коротких радиоволн / В. П. Урядов, Г. Г. Вертоградов, Е. Г. Вертоградова // Известия ВУЗов. Радиофизика. - 2012. - Т. 55. - № 4. - С. 255.

3. Кравцов, Ю. А. Геометрическая оптика неоднородных сред / Ю. А. Кравцов, Ю. И. Орлов. - М.: Наука, 1980. - 304 с.

4. Гинзбург, В. Л. Распространение электромагнитных волн в плазме / В. Л. Гинзбург. - М.: Наука, 1967. - 684 с.

5. Крюковский, А. С. Исследование особенностей распространения коротких радиоволн в неоднородной анизотропной ионосфере / А. С. Крюковский, Д. С. Лукин, Д. В. Растягаев // Электромагнитные волны и электронные системы. - 2009. - Т. 14. - № 8. - С. 17-26.

6. GitHub [Электронный ресурс] — Режим доступа: https://github.com/search?q=ray+tracing+ionosphere&type=repositories.

7. Котова, Д. С. Численное моделирование влияние геомагнитной бури 2-3 мая 2010 года на распространение коротких радиоволн в ионосфере Котова / Д. С., Клименко М.В., Клименко В.В., Захаров В.Е.// Известия ВУЗов. Радиофизика. - 2014. - Т. 57. - № 7. - С. 519-530.

8. Лукин, Д. С. Применение метода характеристик для численного решения задач распространения радиоволн в неоднородной и нелинейной среде / Д. С. Лукин, Ю. Г. Спиридонов // Радиотехника и электроника. - 1969. - Т. 14 - № 9. - С. 1673-1677.

9. Анютин, А. П. Пространственно-временная геометрическая теория

дифракции сигналов в диспергирующей среде и ее некоторые обобщения / А. П. Анютин // Электромагнитные волны и электронные системы. - 2007. - Т. 12. - № 9. - С. 26-38.

10. Coleman, C.J. Point-to-point ionospheric ray tracing by a direct variational method / C.J. Coleman // Radio Science. - 2011. - V. 46. - № 5. - P. 5016.

11. Жбанков, Г. А. Особенности решения лучевых уравнений для крутопадающих на ионосферу траекторий / Г. А. Жбанков // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. - 2016. - № 2. - C. 86-90.

12. Крюковский, А. С. Моделирование поля в окрестности каустик обыкновенной и необыкновенной волн при ионосферном распространении / А. С. Крюковский, Д. С. Лукин, Ю. И. Бова // Радиотехника и электроника. - 2020. - T. 65. - № 12. - C. 1160-1169.

13. Molina, C. Modern ionospheric ray tracer for Earth observation satellite missions / C. Molina, E. Fernández-Niño, A. Camps // J. Sel. Top. Appl. Earth Observ. Remote Sens. - 2024. - V. 17. - P. 13244-13260.

14. Pedersen, T. R. First observations of HF heater-produced airglow at the High Frequency Active Auroral Research Program facility: Thermal excitation and spatial structuring / T. R. Pedersen, H. C. Carlson // Radio Sci. - 2001. - V. 36. - P. 1013-1026.

15. Митяков, Н. А. Возмущение ионосферы мощными радиоволнами (обзор) / Н. А. Митяков, С. М. Грач, С. Н. Митяков. - Итоги науки и техники. Серия: Геомагнетизм и высокие слои атмосферы. - М.: ВИНИТИ, 1989. - 138 с.

16. Rietveld, M. T. Ionospheric electron heating, aurora and striations induced by powerful HF radio waves at high latitudes: aspect angle dependence / M. T. Rietveld, M. J. Kosch, N. F. Blagiveshcenskaya et al. // Journal of Geophysical Research. - 2003. - V. 108. - № 4. - P. 1141.

17. González, S. A. An energy balance study of the lower topside ionosphere using the Arecibo incoherent scatter radar and heating facilities / S. A. González, Nicolls M. J., Sulzer M. P. et al. // J. Geophys. Res. - 2005. - V. 110. - P. 11303.

18. Ларюнин, О. А. Определение параметров перемещающихся

ионосферных возмущений по ионограммам вертикального зондирования с дополнительными u-образными треками / О. А. Ларюнин // Геомагнетизм и аэрономия. - 2021. - Т. 61. - № 6. - С. 763.

19. Крюковский, А. С. Математическое моделирование амплитудных, угловых и временных характеристик коротких радиоволн при слабонаклонном зондировании ионосферы / А. С. Крюковский, Д. С. Лукин, Е. В. Михалёва и др. // Радиотехника и электроника. - 2023. - T. 68. - № 6. - C. 553.

20. Вертоградов, Г. Г. Мониторинг волновых возмущений методом наклонного зондирования ионосферы / Г. Г. Вертоградов, В. Г. Вертоградов, В. П. Урядов // Известия ВУЗов. Радиофизика. - 2006. - Т. 49. - № 12. - С. 1015.

21. Пономарчук, С. Н. Возвратно-наклонное зондирование ионосферы непрерывным сигналом с линейной частотной модуляцией / С. Н. Пономарчук, В. П. Грозов, Н. В. Ильин и др. // Известия ВУЗов. Радиофизика. - 2021. - Т. 64. - № 8-9. - С. 591.

22. Моисеева, Д. С. Физические исследования и численное моделирование воздействия мощного потока радиоизлучения на нижнюю ионосферу. Часть 1. Краткий обзор состояния вопроса и постановка задачи / Д. С. Моисеева, Е. Л. Ступицкий // Компьютерные исследования и моделирование. -2023. - Т. 15. - № 3. - С. 619-637.

23. Ткачев, И.Д. Искусственное оптическое свечение ионосферы в линиях 557,7 и 391,4 нм, индуцированное коротковолновым радиоизлучением стенда «Сура»/ И.Д. Ткачев, А.Б. Белецкий, С.М. Грач и др. // Известия ВУЗов. Радиофизика. - 2024. - Т. 67 - № 10. - С. 811-818.

24. Kelley, M. C. Density depletions at the 10-m scale induced by the Arecibo heater / M. C. Kelley, T. L. Arce, J. Salowey, M. Sulzer, M. Carter et al. // Journal of geophysical research. - 1995. - V. 100. - № A9. - P.17.367-17.376.

25. Болдырев, М. С. Модель рассеяния коротких радиоволн искусственными ионосферными неоднородностями / М. С. Болдырев, Н. Д. Наумов, В. А. Никольский, В. П. Урядов // Успехи прикладной физики. - 2016. -Т. 4. - № 1. - С. 41-45.

26. Gurevich, A. V. Modern problems of ionospheric modification / A. V. Gurevich // Известия ВУЗов. Радиофизика. - 1958. - Т. 42. - № 7. - C. 599-606.

27. Вертоградов, Г. Г. Наклонное зондирование ионосферы с помощью ионозонда-радиопеленгатора с линейной частотной модуляцией сигнала / Г. Г. Вертоградов, В. П. Урядов, М. С. Скляревский и др. // Известия ВУЗов. Радиофизика. - 2016. - Т. 61. - № 11. - С. 991.

28. Шейнер, О. А. Оценка степени ионосферных возмущений по поведению нового ионосферного индекса / О. А. Шейнер, Ф. И. Выборнов, А. В. Першин // Геомагнетизм и аэрономия. - 2022. - Т. 62 - № 4. - С. 509.

29. Nordblad, E. Ray tracing analysis of L mode pumping of the ionosphere, with implication for magnetic zenith effect / E. Nordblad, T. B. Leyser // Annales Geophysicae.- 2010. - V. 28. - P. 1749-1759.

30. Гусаков, Е. З. Низкопороговые параметрические распадные неустойчивости в экспериментах по электронно-циклотронному нагреву в тороидальных ловушках / Е. З. Гусаков, А. Ю. Попов // Письма в ЖЭТФ. - 2010. -Т. 91. - Вып. 12. - С. 724-728.

31. Community Coordinated Modeling Center [Электронный ресурс] — Режим доступа: https://ccmc.gsfc.nasa.gov/modelweb/models/iri2016_vitmo.php

32. Горелов Ю. Н. Численные методы решения обыкновенных дифференциальных уравнений (метод Рунге-Кутты) / Ю. Н. Горелов, Л. В. Курганская. - Самара: Изд-во Самарского университета, 2023. - 76 с.

33. Грач, С. М. Лучевые траектории декаметровых радиоволн в ионосфере с учетом теплового движения электронов / С. М. Грач, Н. А. Погорелко, В. А. Яшнов // Труды международной научной конференции «Излучение и рассеяние электромагнитных волн». Краснодарский край, Геленджикский район, п. Дивноморское, 23-28 июня 2013. - С. 623-626.

34. Грач, С. М. Лучевые траектории декаметровых радиоволн в ионосфере с учетом теплового движения электронов / С. М. Грач, Н. А. Погорелко, В. А. Яшнов // Труды XVII научной конференции по радиофизике. Нижний Новгород, 13-17 мая 2013. - С. 64-65.

35. Гуревич, А. В. Нелинейные явления в ионосфере / А. В. Гуревич // УФН. - 2007. - Т. 177. - № 11. - С. 1145-1177.

36. Лебедев, Н. В. Моделирование распространения низкочастотного излучения в магнитосфере земли / Н. В. Лебедев, В. В. Руденко // Физика плазмы. - 2015. - Т. 41. - № 6. - C. 554-560.

37. Котик, Д. С. Распространение крайне низкочастотного излучения от искусственного ионосферного источника в трёхмерном неоднородном магнитогидродинамическом волноводе / Д. С. Котик, А. В. Рябов, В. А. Яшнов, Е. В. Орлова // Известия ВУЗов. Радиофизика. - 2021. - Т. 64. - № 1. - С. 1-12.

38. Kaps. Generalized Runge-Kutta methods of order four with stepsize control for stiff ordinary differential equations / Kaps, Peter, Peter Rentrop // Numerische Mathematik. - 1979. - V. 33. - № 1. - P. 55-68.

39. Pedersen, T. Quantitative determination of HF radio-induced optical emission production efficiency at high latitudes / T. Pedersen, R. Robert Esposito, M. Starks, M. McCarric // Journal of Geophysical Research. - 2008. - V. 113. - № 11. -Р.1-11.

40. Grach, S. M. On the location and structure of the artifical 630-nm airglow patch over Sura facility / S. M. Grach, M. J. Kosh, V. A. Yashnov et al. // Annales Geophysicae. - 2007. - V. 25. - Р. 689-700.

41. Djuth, F. T. Ionospheric Modification at Twice The Electron Cyclotron Frequency / F. T. Djuth, T. R. Pedersen, E. A. Gerken et al. // Phys. Rev. Lett. - 2005. -V. 94. - № 12. - Р. 1-4.

42. Беликович, В. В. Стенд «Сура»: исследования атмосферы и космического пространства (обзор) / В. В. Беликович, С. М. Грач, А. Н. Караштин и др. // Известия ВУЗов. Радиофизика. - 2007. - Т. 50. - № 7. - С. 545-576.

43. Котов, П. В. Спектры искусственного радиоизлучения ионосферы при свипировании частоты воздействия в области электронных циклотронных гармоник. I. Результаты эксперимента / П.В. Котов, Е.Н. Сергеев, С.М. Грач // Известия ВУЗов. Радиофизика. - 2008. - Т. 51. - № 6. - С. 461-477.

44. Грач, С. М. Спектры искусственного радиоизлучения ионосферы при

свипировании частоты воздействия в области электронных циклотронных гармоник. II. Обсуждение результатов / С. М. Грач, Е. Н. Сергеев, В. А. Яшнов, П. В. Котов // Известия ВУЗов. Радиофизика. - 2008. - Т. 51. - № 7. - С. 553-570.

45. Kosch, M. J. Temporal Evolution of Pump Beam Self-Focusing at the High Frequency Active Auroral Research Program / M. J. Kosch, T. Pedersen, E. Mishin et al. // Journal of Geophysical Research. - 2007. - V. 112. - № 8. - P. 304

46. Грач, С. М. Диагностика возмущенной области ионосферы над стендом «Сура» с помощью искусственного оптического свечения - по данным экспериментов 2010 г. / С. М. Грач, В. В. Клименко, Е. А. Сергеев и др. // Сборник докладов XXIII Всероссийской конференции по распространению радиоволн. Йошкар-Ола, Россия, 23-26 мая 2011 г. - Т. 2. - С. 214-218.

47. Грач, С. М. Динамические характеристики плазменной турбулентности ионосферы, инициированной воздействием мощного коротковолнового радиоизлучения / С. М. Грач, Е. Н. Сергеев, Е. В. Мишин и др. // УФН. - 2016. - Т. 186. - № 11. - С. 1189-1228.

48. Sergeev, E. Artificial Ionospheric Layers during Pump Frequency Stepping Near the 4th Gyroharmonic at HAARP / E. Sergeev, S. Grach, A. Shindin et al. // Phys. Rev. Lett. - 2013. - V. 110. - № 6. - Р. 065002-1-5.

49. Грач, С. М. Искусственные ионосферные слои при частотах волны накачки в области 4й электронной гирогармоники на стенде HAARP / С. М. Грач, Е. Н. Сергеев, А. В. Шиндин и др. // Доклады Академии Наук. - 2014. - Т. 454. -№ 5. - С. 526-530.

50. Shindin, A. V. Properties of the stimulated electromagnetic emissions during the inclined high-frequency pumping of the ionosphere near the fourth electron gyroharmonic at the high-frequency Active Auroral Research Program Facility / A. V. Shindin, S. M. Grach, E. N. Sergeev, V. P. Smolina, N. A. Pogorelko // Geophys. Res. Lett. - 2019. - V. 46. - № 11. - P. 5653-5661.

51. Фролов, В. Л. Пространственная структура возмущений плотности плазмы, индуцируемых в ионосфере при ее модификации мощными КВ-радиоволнами: обзор результатов экспериментальных исследований / В. Л.

Фролов // Солнечно-земная физика. - 2015. - Т. 1. - № 2. - C. 22-48.

52. Грач, С. М. Расчет лучевых траекторий и поляризации радиоволн декаметрового диапазона для условий воздействия на ионосферу мощным радиоизлучением / С. М. Грач, Н. А. Погорелко, В. А. Яшнов // Вестник ННГУ им. Н. И. Лобачевского. - 2012. - № 6(1). - C. 43-50.

53. Leyser, T. B. Stimulated electromagnetic emissions by high-frequency electromagnetic pumping of the ionospheric plasma / T. B. Leyser // Space Sci. Rev. -2001. - Vol. 98. - P. 223328.

54. Грач, С. М. Плазменные волны в ионосфере вблизи уровня двойного резонанса / С. М. Грач, Б. Тиде, Т. Лейзер // Изв. вузов. Радиофизика. - 1994. - Т. 37. - С. 617-633.

55. Leyser, T. B. Downshifted maximum features in stimulated electromagnetic emission spectra / T. B. Leyser, B. Thide, M. Waldenvik et al. // J. Geophys. Res. - 1994. - Vol. A99. - P. 19555-19568.

56. Carozzi, T. D. Stimulated electromagnetic emissions during pump frequency sweep through fourth electron cyclotron harmonic / T. D. Carozzi, B. Thide, S. M. Grach et al. // Geophys. Res. - 2002. - V. 107. - № A9. - P. 1253.

57. Thide, B. Competition between Langmuir and Upper-Hybrid Turbulence in a High-Frequency-Pumped Ionosphere / B. Thide, E. N. Sergeev, S. M. Grach et al.// Phys. Rev. Lett. - 2005. - V. 95. - № 25. - P. 5002-1-4.

58. Ginzburg, V. L. The propagation of electromagnetic waves in plasma / V. L. Ginzburg. - Oxford, UK: Pergamon Press, 1970. - 615 p.

59. Budko, N. I. Particularities of excitation of small-scale irregularities in the resonance region of the ionospheric plasma at oblique exposure of the ionosphere to a powerful radio-wave / N. I. Budko, V. V. Vaskov, G. P. Komrakov et al. // Geomagnetism and Aeronomy. - 1989. - V. 29. - № 6. - P. 973-980.

60. World Data Center for Geomagnetism [Электронный ресурс] — Режим доступа: http://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/igrf.

61. Грач, С. М. Оптическое свечение при воздействии на ионосферу радиоизлучением стенда «Сура»: результаты экспериментов 2010 года / С. М.

Грач, В. В. Клименко, А. В. Шиндин, И. А. Насыров, Е. Н. Сергеев, В. А. Яшнов, Н. А. Погорелко // Известия ВУЗов. Радиофизика. - 2012. - Т. 55. - № 1-2. - C. 36-56.

62. Gurevich, A. V. Magnetic zenith effect in ionospheric modifications / A. V. Gurevich, K. P. Zybin, H. C. Carlson, T. Pedersen // Phys. Lett. A. - 2002. - V. 305. -P. 264-274.

63. Васьков, В. В. Тепловые нелинейные явления в плазме / В. В. Васьков, А. В. Гуревич // Горький: ИПФ АН СССР. - 1979. - С. 81.

64. Gondarenko, N. A. Generation and evolution of density irregularities due to self-focusing in ionospheric modifications / N. A. Gondarenko, S. L. Ossakow, G. M. Milikh // J. Geophys. Res. - 2005. - V. 110. - № A9. - P. 304.

65. Васьков, В. В. Самофокусировочная неустойчивость при наклонном падении мощных радиоволн на ионосферу / Васьков В. В., Гуревич А. В., Караштин А. Н. // Геомагнетизм и аэрономия. - 1976. - Т. 16. - № 3. - С. 549.

66. Gurevich, A. V. Multiple acceleration of electrons in the regions of highpower radio-wave reflection in the ionosphere / A. V. Gurevich, Ya. S. Dimant, G. M. Milikh et al. // J. Atm. Terr. Phys. - 1985. - V. 47. - P. 1057.

67. Gurevich, A. Nonlinear structuring of the ionosphere modified by powerful radio waves at low latitudes / A. Gurevich, H. Carlson, M. Kelley et al. // Physics Letters A. - 1999. - V. 251. - № 5. - P. 311-321.

68. Грач, С. М. Новые результаты исследований оптического свечения ионосферы при воздействии радиоизлучением стенда «Сура» / С. М. Грач, А. Б. Белецкий, И. А. Насыров // Доклад. - 2025.

69. Емельянов, В. В. Синхронная динамика искусственного оптического свечения и вариаций ПЭС по данным экспериментов, проведенных на УНУ «Сура» в 2021-2024 гг. / В. В. Емельянов, Д. А. Когогин, Д. С. Максимов и др. // Доклад. - 2025.

70. Грач, С. М. О связи пространственного поведения полного электронного содержания ионосферы на трассе GPS-сигналов и искусственного оптического свечения ионосферы в линии 630 нм / С. М. Грач, И. А. Насыров, Д.

А. Когогин и др. // Известия ВУЗов. Радиофизика. - 2018. - Т. 61. - № 3. - C. 181197.

71. Grach, S. M. Mutual Allocation of the Artificial Airglow Patches and Large-Scale Irregularities in the HF-Pumped Ionosphere / S. M. Grach, I. A. Nasyrov, D. A. Kogogin et al. // Geophysical Research Letters. - V. 45. - № 12. - P. 749-756.

72. Рябов, А. В. Исследование характеристик крупномасштабных неоднородностей ионосферы, вызванных воздействием на неё мощного коротковолнового радиоизлучения с помощью сигналов GPS // А. В. Рябов, С. М. Грач, А. В. Шиндин, Д. С. Котик // Известия ВУЗов. Радиофизика. - 2011. - Т. 54

- № 7. - C. 485-496.

73. Сергеев, Е. Н. Результаты комплексных исследований возмущённой области ионосферы с помощью коротковолновой локации в широкой полосе частот и искусственного радиоизлучения ионосферы / Е. Н. Сергеев, Е. Ю. Зыков, А. Д. Акчурин и др. // Известия ВУЗов. Радиофизика. - 2012. - Т. 55. - № 1-2. - С. 79-93.

74. Бахметьева, Н. В. Обратное рассеяние радиоволн от искусственной области возмущения на частоте 1.68 МГц / Н. В. Бахметьева, Ю. А. Игнатьев, С. А. Дмитриев, П. Б. Шавин // Геомагнетизм и аэрономия. - 1992. - Т. 32. - № 3. -С. 180-185.

75. Herberg, A. Observations of HF backscatter associated with the heating experiment at Tromso / A. Herberg, H. Deblom, B. Thide et al. // Radio Science. -1983. - V. 18. - № 6. - P. 840-850.

76. Fialer, P. A. Field-aligned scattering from a heated region of the ionosphere-observations at HF and VHF / P. A. Fialer // Radio Science. - 1974. - V. 9.

- № 11. - P. 923-940.

77. Barry, G. H. HF-VHF communications experiment using manmade field aligned ionospheric scattereres / G. H. Barry // Radio Science. - 1974. - V. 9. - № 11. -P. 1025-1032.

78. Rao, P. B. A model for RF-scattering from field-aligned heater-induced irregularities / P. B. Rao, G. D. Thome // Radio Science. - 1974. - V. 9. - № 11. - P.

987-996.

79. Ерухимов, Л. М. Искусственная ионосферная турбулентность (Обзор) / Л. М. Ерухимов, С. А. Метелев, Н. А. Митяков и др. // Известия ВУЗов. Радиофизика. - 1987. - Т. 30. - № 2. - С. 208-225.

80. Frolov, V. L. Temporal behaviour of artificial small-scale ionospheric irregularities: Review of experimental results / V. L. Frolov, L. M. Erukhimov, S. A. Metelev, E. N. Sergeev // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. - 1998.

- V. 59. - № 12. - P. 2317-2333.

81. Насыров, А. М. Рассеяние радиоволн анизотропными ионосферными неоднородностями / Насыров А. М. - Казань: Издание Казан. ун-та, 1991. - 149 с.

82. Uryadov, V. P. The investigation of long-distance HF propagation on the basis of a chirp sounder / V. P. Uryadov, N. V. Ryabova, V. A. Ivanov, V. V. Shumaev // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. - 1995. - V. 57. - № 11. - P. 1263-1271.

83. Урядов, В. П. Ракурсное рассеяние коротких радиоволн в условиях воздействия на ионосферу мощным наклонным радиоизлучением / В. П. Урядов, Г. Г. Вертоградов, В. Г. Вертоградов и др. // Известия ВУЗов. Радиофизика. -2007. - Т. 50. - № 8. - С. 669-677.

84. Урядов, В. П. О структуре и динамике области ионосферы с искусственными мелкомасштабными неоднородностями по данным комплексных измерений характеристик рассеянных радиосигналов / В. П. Урядов, Г. Г. Вертоградов, А. А. Понятов и др. // Известия ВУЗов. Радиофизика. - 2008. - Т. 51.

- № 12. - С. 1011-1025.

85. Урядов, В. П. Зондирование искусственно возмущённой ионосферы с помощью ионозонда/пеленгатора с линейной частотной модуляцией сигнала / В. П. Урядов, Г. Г. Вертоградов, В. Г. Вертоградов и др. // Известия ВУЗов. Радиофизика. - 2009. - Т. 52. - № 4. - С. 267-278.

86. Погорелко, Н. А. Определение положения и характеристик области искусственных ионосферных неоднородностей над стендом «Сура», ответственных за генерацию сигналов ракурсного рассеяния на короткой трассе /

Н. А. Погорелко, Е. Н. Сергеев, С. М. Грач, В. А. Яшнов, А. В. Шиндин // Известия ВУЗов. Радиофизика. - 2018. - Т. 61. - № 2. - С. 93-109

87. Погорелко, Н. А. Определение положения области, ответственной за генерацию сигналов ракурсного рассеяния, по данным ионозондов «Базис» (стенд «Сура») и «Циклон» (КПФУ) / Н. А. Погорелко, С. М. Грач, В. А. Яшнов и др. // Труды XIX научной конференции по радиофизике. Нижний Новгород, 11-15 мая 2015. - С. 86-87.

88. Погорелко, Н. А. Развитие методики определения положения искусственных ионосферных неоднородностей, ответственных за ракурсное рассеяние радиоволн на короткой трассе, по ионограммам возвратно-наклонного зондирования / Н. А. Погорелко, Е. Н. Сергеев, С. М. Грач, Е. Ю. Зыков // Известия ВУЗов. Радиофизика. - 2021. - Т. 64. - № 2. - С. 95-109.

89. Погорелко, Н. А. Развитие методики определения положения искусственных ионосферных неоднородностей, ответственных за ракурсное рассеяние радиоволн на короткой трассе, по ионограммам наклонного зондирования / Н. А. Погорелко, Е. Н. Сергеев, С. М. Грач, Е. Ю. Зыков // Труды XXIII научной конференции по радиофизике, посвященной 100-летию со дня рождения Н. А. Железцова. - Нижний Новгород, 13-21 мая 2019. - С. 159-162.

90. Черенкова, Е. Л. Распространение радиоволн / Е. Л. Черенкова, О. В. Чернышев. - М.: Радио и связь, 1984. - 272 с.

91. Дэвис, К. Радиоволны в ионосфере / К. Дэвис. - М.:Мир, 1973. - 504 с.

92. Болотин, И. А. Диагностика искусственных ионосферных неоднородностей с использованием коротких радиотрасс зондирования / И. А. Болотин, В. Л. Фролов, А. Д. Акчюрин и др. // Известия ВУЗов. Радиофизика. -2012. - Т. 55. - № 1-2. - С. 66-78.

93. Васьков, В. В. Возбуждение мелкомасштабных неоднородностей в области плазменного резонанса / В. В. Васьков, А. В. Гуревич // Геомагнетизм и Аэрономия. - 1982. - Т. 22. - № 4. - С. 565.

94. Гетманцев, Г. Г. Некоторые результаты исследований нелинейных явлений в Б-слое ионосферы / Г. Г. Гетманцев, Г. П. Комраков, Ю. С. Коробков и

др. // Письма в ЖЭТФ. - 1973. - Т. 18. - № 10. - С. 621-624.

95. Гуляева, Т. Л. Фортран программа ИТЕРАН для итеративного N(h) анализа ионограмм / Т. Л. Гуляева. - М.: ВИНИТИ, 1979. - 38 с.

96. Вертоградов, Г. Г Кластерная структура искусственной ионосферной турбулентности по данным радарных измерений с помощью ионозонда-радиопеленгатора / Г. Г. Вертоградов, Е. Г. Вертоградова, В. П. Урядов и др. // Известия ВУЗов. Радиофизика. - 2012. - Т. 55, - № 1-2. - С. 1-13.

97. Вертоградов, Г. Г. Скорость дрейфа мелкомасштабных искусственных ионосферных неоднородностей по данным многочастотного доплеровского коротковолнового радара. I. Метод расчёта и его аппаратная реализация / Г. Г. Вертоградов, В. П. Урядов, В. Г. Вертоградов и др. // Известия ВУЗов. Радиофизика. - 2015. - Т. 58. - № 5. - С. 339-351.

98. Вертоградов, Г. Г. Скорость дрейфа мелкомасштабных искусственных ионосферных неоднородностей по данным многочастотного доплеровского коротковолнового радара. II. Результаты наблюдений и моделирования / Вертоградов Г. Г., Урядов В. П., Вертоградов В. Г. и др. // Известия ВУЗов. Радиофизика. - 2015. - Т. 58. - № 6. - С. 423-432.

99. Афраймович, Э. Л. Интерференционные методы радиозондирования ионосферы / Э. Л. Афраймович. - М.: Наука, 1982. - 198 с.

100. Hunsucker, R.D. Radio Techniques for Probing the Terrestrial Ionosphere (Book series Physics and Chemistry in Space 22 Planetology) / R.D. Hunsucker. -Springer-Verlag: Berlin Heidelberg, Germany, 1991. - P. 65-93.

101. Munro, G. H. TID's in the Ionosphere / G. H. Munro // Australian Journal of Physics. - 1962. - V. 15. - № 3. - P. 387-395.

102. Georges, T.M. HF Doppler studies of traveling ionospheric disturbances / T.M. Georges // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. - 1968. - V. 30.

- № 5. - P. 735-746.

103. Hocke, K. A review of atmospheric gravity waves and travelling ionospheric disturbances: 1982-1995 / K. Hocke, K. Schlegel // Annales Geophysicae.

- 1996. - № 14. - P. 917-940.

104. Демьянов, В. В. Космическая погода: факторы риска для глобальных навигационных спутниковых систем / В. В. Демьянов, Ю. В. Ясюкевич // Солнечно-земная физика. - 2021. - Т. 7. - № 2. - С. 30.

105. Ясюкевич, Ю. В. Влияние ионосферной и магнитосферной возмущенности на сбои глобальных навигационных спутниковых систем / Ю. В. Ясюкевич, И. В. Живетьев, А. С. Ясюкевич и др. // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. - 2017. - Т. 14. - № 1. - С. 88.

106. Катков, К. А. Влияние параметров возмущенной ионосферы на ошибку слежения за фазой навигационного радиосигнала / К. А. Катков, В. П. Пашинцев, Е. К. Катков // Современная наука и инновации. - 2016. - № 2. - С. 52.

107. Ivanov, V. A. Chirp ionosonde and its application in the ionospheric research / V. A. Ivanov, V. I. Kurkin, V. E. Nosov et al. // Radiophysics and Quantum Electronics. - 2003. - V. 46. - № 11. - P. 821-851.

108. Kurkin, V. I. Studying morphological characteristics of traveling ionospheric disturbances with the use of near-vertical ionospheric sounding data / V. I. Kurkin, O. A. Laryunin, A.V. Podlesny et al. // Atmospheric and Oceanic Optics. -2014. - V. 27. - № 4. - P. 303-309.

109. Mikhailov, S. Y Retrieval of the Ionospheric Disturbance Dynamics Based on Quasi-Vertical and Vertical Ionospheric Sounding / S. Y. Mikhailov, V. P. Grozov, L. V. Chistyakova // Radiophysics and Quantum Electronics. - 2016. - V. 59. - P. 341351.

110. Harris, T. J. SpICE: A program to study small-scale disturbances in the ionosphere / T. J. Harris, M. A. Cervera, D. H. Meehan // Journal of Geophysical Research. - 2012. - V. 117. - № 6. - P. 321.

111. Warning and Mitigation Technologies for Travelling Ionospheric Disturbances Effects - TechTide [Электронный ресурс] — Режим доступа: http: //www.tech-tide. eu/

112. Выборнов, Ф. И. Анализ появляемости перемещающихся ионосферных возмущений типа «серп» на средних широтах / Ф. И. Выборнов, Э. Е. Митякова, А. В. Рахлин и др. // Известия ВУЗов. Радиофизика. - 1997. - Т. 40. -

№ 12. - С. 1455.

113. Otsuka, Y. GPS observations of medium-scale traveling ionospheric disturbances over Europe / Y. Otsuka, K. Suzuki, S. Nakagawa, M. Nishioka et al. // Annales Geophysicae. - 2013. - V. 31. - № 2 - P. 163-172.

114. Fiser, J. Medium-scale traveling ionospheric disturbances over Taiwan observed with HF Doppler sounding / J. Fiser, J. Chum, JY Liu // Earth Planets Space. -2017. - V. 69. - № 131.

115. Medvedev, A. V. Studying of the spatial-temporal structure of wave-like ionospheric disturbances on the base of Irkutsk incoherent scatter radar and Digisonde data / A. V. Medvedev, K. G. Ratovsky, M. V. Tolstikov // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. - 2013. - V. 105-106. - № 1. - P. 350-357.

116. Oinats, A. V. Statistical study of medium-scale traveling ionospheric disturbances using SuperDARN Hokkaido ground backscatter data for 2011 / A. V. Oinats, V. I. Kurkin, N. Nishitani // Earth Planets Space. - 2015. - V. 67 - № 1. - P. 22.

117. Oinats, A. V. Statistical characteristics of medium-scale traveling ionospheric disturbances revealed from the Hokkaido East and Ekaterinburg HF radar data / A. V. Oinats, N. Nishitani, P. Ponomarenko et al. // Earth Planet Space. - 2016. -V. 68. - № 1. - P. 8.

118. Defense Science and Technology Group. Scientific publications [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://www.dst.defence.gov.au/publications/scientific-publications

119. Ayliffe, J. K. The DSTGroup high-fidelity, multichannel oblique incidence ionosonde / J. K. Ayliffe, L. J. Durbridge, Frazer et al. // Radio Science. - 2019. - V. 54. - № 1. - P. 104-114.

120. Cervera, M. A. Modeling ionospheric disturbance features in quasi-vertically incident ionograms using 3-D magnetoionic ray tracing and atmospheric gravity waves / M. A. Cervera, T. J. Harris // J. Geophys. Res. Space Physics. - 2014. -V. 119. - P. 431-440.

121. Куркин, В. И. Ионосферные возмущения в годы минимума солнечной активности и их влияние на распространение КВ-радиоволн / В. И. Куркин, Н. И.

Полех, О. М. Пирог // Солнечно-земная физика. - 2008. - Вып. 12. - Т. 2. - С. 242.

122. Федоренко, Ю. П. Экспериментальные параметры модели среднемасштабных перемещающихся ионосферных возмущений / Ю. П. Федоренко, В. Н. Федоренко, В. Н. Лысенко // Геомагнетизм и аэрономия. - 2011.

- Т. 51. - № 1. - С. 90.

123. Вертоградов, Г. Г. Моделирование распространения декаметровых радиоволн в условиях волновых возмущений концентрации электронов / Г. Г. Вертоградов, В. П. Урядов, Ф. И. Выборнов и др. // Известия ВУЗов. Радиофизика. - 2018. - Т. 61. - № 6. - С. 462-473.

124. Егоров, И. Б. Некоторые механизмы канализации моды Педерсена / И. Б. Егоров, В. А. Еременко, А. А. Понятов // Геомагнетизм и аэрономия. - 2000. -Т. 40. - № 2. - С. 34.

125. Семенова, Н. А. Результаты моделирования распространения КВ радиоволн на слабонаклонных трассах среднеширотной ионосферы / Н. А. Семенова, Ф. И. Выборнов, С. М. // Труды XXVII научной конференции по радиофизике. Нижний Новгород, 15-25 мая 2023. - С. 134-138.

126. Семенова, Н. А. Характеристики ПИВ, полученные при моделировании распространения КВ радиоволн на слабонаклонных трассах в средних широтах / Н. А. Семенова, Ф. И. Выборнов, С. М. Грач // Сборник докладов XXVIII всероссийской открытой научной конференции «Распространение радиоволн». Йошкар-Ола, 16-19 мая 2023. - С. 180-183.

127. Семенова, Н. А. О некоторых результатах моделирования распространения КВ радиоволн на слабонаклонных трассах среднеширотной ионосферы, связанных точкой приёма, при прохождении ПИВ / Н. А. Семенова, Ф. И. Выборнов, С. М. Грач // Сборник материалов ХХ международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса (Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов)». Москва, 14-18 ноября, 2022.

- С. 389.

128. Семенова, Н. А. Характеристики ПИВ, полученные при

моделировании распространения КВ-радиоволн на слабонаклонных трассах в средних широтах / Н. А. Семенова, Ф. И. Выборнов, С. М. Грач // Известия ВУЗов. Радиофизика. - 2024. - Т. 67. - Вып. 4. - C. 329-338.

129. Vybornov, F. On the Results of a Special Experiment on the Registration of Traveling Ionospheric Disturbances by a System of Synchronously Operating Chirp Ionosondes / F. Vybornov, O. Sheiner, A. Kolchev et al. // Atmosphere. - 2022. - Vol. 13. - № 1. - P. 84.

130. Space Physics Interactive Data Resource (SPIDR) [Электронный ресурс]

— Режим доступа: https://www.ngdc.noaa.gov/IAGA/vmod/igrf.html

131. Ерухимов, Л. М. Моделирование распространения коротких радиоволн в окрестности квазикритических лучей в возмущенной ионосфере / Л. М. Ерухимов, А. А. Понятов, В. П. Урядов и др. // Известия ВУЗов. Радиофизика.

- 1998. - Т. 41. - № 1. - С. 3.

132. Вертоградов, Г. Г. Наклонное зондирование и моделирование ионосферного коротковолнового канала / Вертоградов Г. Г., Урядов В. П., Вертоградов В. Г. // Известия ВУЗов. Радиофизика. - 2005. - Т. 48. - № 6. - С. 455.

133. Ким, А. Г. Моделирование z-образного возмущения на луче Педерсена дистанционно-частотной характеристики наклонного зондирования с использованием моделей ионосферы / А. Г. Ким, С. Н. Пономарчук, Г. В. Котович и др. // Солнечно-земная физика. - 2016. - Т. 2. - № 4. - C. 43.

134. Семенова, Н. А. Моделирование распространения КВ радиоволн на трассе Кипр - Нижний Новгород при регистрации z-образных ПИВ / Н. А. Семенова, Ф. И. Выборнов, С.М. Грач // Сборник материалов XXII международной конференции "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса". Москва, 11-15 ноября 2024. - С. 454.

135. Семенова, Н. А. Особенности моделирования распространения КВ радиоволн на длинных трассах при прохождении ПИВ / Н. А. Семенова, Ф. И. Выборнов, С. М. Грач // Труды XXVIII научной конференции по радиофизике, Нижний Новгород, 14-31 мая 2024. - С. 130-134.

136. Семенова, Н. А. Особенности моделирования распространения КВ радиоволн на длинной трассе при регистрации на ионограммах наклонного зондирования z-образований, вызванных перемещающимися ионосферными возмущениями / Н. А. Семенова, Ф. И. Выборнов, С. М. Грач // Известия ВУЗов. Радиофизика. - 2025. - Т. 68. - № 3. - C. 203-215.

137. Вертоградов, Г. Г. Влияние перемещающихся ионосферных возмущений на характеристики распространения КВ-сигналов по результатам измерений с помощью ЛЧМ-радиопеленгатора / Г. Г. Вертоградов, М. С. Скляревский // Известия ВУЗов. Физика. - 2016. - Т. 59. - № 12-2. - С. 58-61.

138. Сомсиков, В. М. Солнечный терминатор и динамические явления в атмосфере / В. М. Сомсиков // Геомагнетизм и аэрономия. - 2011. - Т. 51. - № 6. -С. 723.

139. Laryunin, O. A. Observations of ionospheric disturbance via U-shaped traces on ionograms / O. A. Laryunin // Geodynamics & Tectonophysics. - 2019. - V. 10. - № 3. - С. 655-662.