Journal of Communications Technology and ElectronicsJournal of Communications Technology and ElectronicsРадиотехника и электроника0033-84943034-5901The Russian Academy of Sciences69689910.7868/S3034590125100025TO THE 70th ANNIVERSARY OF THE KOTELNIKOV IRE RASК 70-ЛЕТИЮ ФИРЭ им. В.А. КОТЕЛЬНИКОВА РАНResearch ArticleStudy of power variations of radio occultation signals in the Earth’s high-latitude ionosphere during the magnetic storm in March 2015Изучение вариаций мощности радиозатменных сигналов в высокоширотной ионосфере земли во время магнитной бури в марте 2015 годаGubenkoV. N.ГубенкоВ. Н.gubenko@fireras.suAndreevV. E.АндреевВ. Е.gubenko@fireras.suKirillovichI. A.КирилловичИ. А.gubenko@fireras.suFryazino branch Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RASФрязинский филиал Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН151020257010VOL 70, NO10 (2025)ТОМ 70, №10 (2025)89990824112025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://innoscience.ru/0033-8494/article/view/696899

The results of about 50 sessions of radio occultation sounding of the Earth’s high-latitude (>60° N) ionosphere, conducted on March 17–18, 2015 for two ranges L1 (~19.0 cm) and L2 (~24.4 cm) of decimeter (DM) waves, have been analyzed. Coronal mass ejections that reached the Earth’s magnetosphere during the specified time period provoked a strong magnetic storm of class G4 (G4 = Kp – 4), in which the maximum values of the Kp-index were equal to 8. The storm caused significant fluctuations in the characteristics of DM radio waves along the sounding paths. The most noticeable variations in the radio wave power were observed in the E-region of the Earth’s lower ionosphere at altitudes below ~110 km. Here, the disturbances in the power of DM signals arising due to ionospheric irregularities with vertical dimensions <2 km (diffraction scales) were maximal during the second stage (M2) of the main phase of the magnetic storm and varied from –3.0 to +2.5 dB. A correlation was found between the variations (vertical scales of irregularities >2 km) in power and refractive attenuation of radio waves which indicates the decisive contribution of layered irregularities to the observed variations.

Проанализированы результаты около 50 сеансов радиозатменного зондирования высокоширотной (>60° N) ионосферы Земли, проведенных 17–18 марта 2015 г. для двух диапазонов L1 (~19.0 см) и L2 (~24.4 см) дециметровых (ДМ) волн. Корональные выбросы массы, достигшие магнитосферы Земли в указанный период времени, спровоцировали сильную магнитную бурю класса G4 (G4 = Kp – 4), в которой максимальные значения Kp-индекса были равны 8. Буря вызвала значительные флуктуации характеристик ДМ-радиоволн на трассах зондирования. Наиболее заметные вариации мощности радиоволн наблюдались в E-области нижней ионосферы Земли на высотах ниже ~110 км. Здесь возмущения мощности ДМ-сигналов, возникающие вследствие неоднородностей ионосферы с вертикальными размерами <2 км (дифракционные масштабы), были максимальны во время второй стадии (М2) главной фазы магнитной бури и изменялись от –3.0 до +2.5 дБ. Обнаружена корреляция между вариациями (вертикальные масштабы неоднородностей >2 км) мощности и рефракционного ослабления радиоволн, которая свидетельствует об определяющем вкладе слоистых неоднородностей в наблюдаемые вариации.

radio occultation measurementsrefractive attenuation and power of radio wavesEarth’s high-latitude ionospheremagnetic stormрадиозатменные измерениярефракционное ослабление и мощность радиоволнвысокоширотная ионосфера Землимагнитная буряРабота выполнена в рамках государственного задания Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН.Горбунов М.Е. Физические и математические принципы спутникового радиозатменного зондирования атмосферы Земли. М.: ГЕОС, 2019.Kumar S., Kumar A., Menk F. et al. // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2015. V. 120. № 1. P. 788.doi.org/10.1002/2014JA020751Брюнелли Б.Е., Намгаладзе А.А. Физика ионосферы. М.: Наука, 1988.Astafyeva E., Zakharenkova I., Förster M. // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2015. V. 120. № 10. P. 9023.doi.org/10.1002/2015JA021629Cherniak I., Zakharenkova I. // Earth, Planets and Space. 2016. V. 67. № 1. P. 151.doi.org/10.1186/s40623-015-0316-xJacobsen S., Andalsvik Y.L. // J. Space Weather and Space Climate. 2016. V. 6. № A9.doi.org/10.1051/swsc/2016004Marubashi K., Cho K.S., Kim R.S. et al. // Earth, Planets and Space. 2016. V. 68. № 1. P. 173. doi.org/10.1186/s40623-016-0551-9Nava B., Rodríguez-Zuluaga J., Alazo-Cuartas K. et al. // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2016. V. 121. № 4. P. 3421.doi.org/10.1002/2015JA022299Ramsingh S., Sripathi S., Sreekumar S. et al. // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2015. V. 120. № 12. P. 10864.doi.org/10.1002/2015JA021509Ray S., Roy B., Paul K.S. et al. // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2017. V. 122. № 2. P. 2551.doi.org/10.1002/2016JA023127Tulasi Ram S., Yokoyama T., Otsuka Y. et al. // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2016. V. 121. № 1. P. 538.doi.org/10.1002/2015JA021932Verkhoglyadova O.P., Tsurutani B.T., Mannucci A.J. et al. // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2016. V. 121. № 9. P. 8900.doi.org/10.1002/2016JA022883Wu C.C., Liou K., Lepping R.P. et al. // Earth, Planets and Space. 2016. V. 68. № 1. P. 151.doi.org/10.1186/s40623-016-0525-yПолех Н.М., Золотухина Н.А., Романова Е.Б. и др. // Геомагнетизм и аэрономия. 2016. Т. 56. № 5. С. 591.doi.org/10.7868/S0016794016040179Yao Y., Liu L., Kong J., Zhai C. // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2016. V. 121. № 12. Р. 12157.doi.org/10.1002/2016JA023352Zhang S.-R., Zhang Y., Wang W., Verkhoglyadova O.P. // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2017. V. 122. № 6. P. 6901.doi.org/10.1002/2017JA024232Maurya A.K., Venkatesham K., Kumar S. et al. // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2018. V. 123. № 8. P. 6836doi.org/10.1029/2018JA025536Шпынев Б.Г., Золотухина Н.А., Полех Н.М. и др. // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 4. С. 235.doi.org/10.21046/2070-7401-2017-14-4-235-248Данильчук Е.И., Ясюкевич Ю.В., Ясюкевич А.С., Затолокин Д.А. // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 1. С. 31.doi.org/10.21046/2070-7401-2021-18-1-31-39Губенко В.Н., Андреев В.Е., Кириллович И.А. и др. // Геомагнетизм и аэрономия. 2021. Т. 61. № 6. С. 713.doi.org/10.31857/S0016794021060067Губенко В.Н., Андреев В.Е., Кириллович И.А. и др. // Космические исследования. 2021. Т. 59. № 3. С. 191.doi.org/10.31857/S0023420621030055Юл Дж., Кендалл М. Теория статистики. М.: Госстатиздат, 1960.Марпл-мл. С.Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения. М.: Мир, 1990.Губенко В.Н., Андреев В.Е., Кириллович И.А. и др. // Космические исследования. 2022. Т. 60. № 6. С. 471.doi.org/10.31857/S0023420622060036Кравцов Ю.А., Орлов Ю.И. Геометрическая оптика неоднородных сред. М.: Наука, 1980.Bаганов Р.Б., Каценеленбаум Б.З. Основы теории дифракции. М.: Наука, 1982.Cавельев И.В. Курс общей физики. Т. 2. Электричество и магнетизм. Волны. Оптика. М.: Наука, 1988.Захаров В.И., Ясюкевич Ю.В., Титова М.А. // Космические исследования. 2016. Т. 54. № 1. С. 23. doi.org/10.7868/S0023420616010143Афраймович Э.Л., Демьянов В.В., Кондакова Т.Н. // Исследовано в России: 2004. № 6. С. 164. zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2004/016.pdf.Яковлев О.И., Якубов В.П., Урядов В.П., Павельев А.Г. Распространение радиоволн. М.: URSS, 2008.Gubenko V.N., Pavelyev A.G., Kirillovich I.A., Liou Y.-A. // Advances in Space Research. 2018. V. 61. № 7. P. 1702.doi.org/10.1016/j.asr.2017.10.001Губенко В.Н., Кириллович И.А. // Солнечно-земная физика. 2019. Т. 5. № 3. C. 116.doi.org/10.12737/szf-53201912Яковлев О.И., Павельев А.Г., Матюгов С.С. Спутниковый мониторинг Земли: Радиозатменный мониторинг атмосферы и ионосферы. М.: Книжный дом ЛИБРОКОМ, 2010.Andreev V.E., Gubenko V.N., Pavelyev A.A. et al. // J. Phys.: Conf. Series. 2020. V. 1632. № 1. Article No. 012008.doi.org/10.1088/1742-6596/1632/1/012008Andreev V.E., Gubenko V.N., Kirillovich I.A. // J. Phys.: Conf. Series 2021. V. 1991. № 1. Article No. 012006. doi.org/10.1088/1742-6596/1991/1/012006Губенко В.Н., Андреев В.Е., Кириллович И.А. и др. // Космические исследования. 2023. Т. 61. № 6. С. 454.doi.org/10.31857/S0023420623600137Назаров Л.Е., Антонов Д.В., Батанов В.В. и др. // РЭНСИТ. 2019. Т. 11. № 1. С. 57.Назаров Л.Е., Назарова З.Т. // Тр. конф. “Современные проблемы дистанционного зондирования, радиолокации, распространения и дифракции волн”. Муром. 03–05 июня 2025. Муром: Муромский филиал ВлГУ, 2025. C. 63. https://www.mivlgu.ru/conf/armand2025/sbornik/pdf/S1_5.pdf