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Higher-Order Gravity Waves and Traveling Ionospheric Disturbances From the Polar Vortex Jet on 11–15 January 2016: Modeling With HIAMCM-SAMI3 and Comparison With Observations in the Thermosphere and Ionosphere

Vadas, Sharon L. und Themens, David Russel und Huba, Joseph D. und Becker, Erich und Bossert, Katrina und Goncharenko, Larisa und Maguire, Sophie J und Figueiredo, Cosme A. O. B. und Xu, Shuang und Harvey, Lynn und Frissell, Nathaniel A. und Molzen, Michael J. und Pisano, Thomas J. und Nykiel, Grzegorz (2025) Higher-Order Gravity Waves and Traveling Ionospheric Disturbances From the Polar Vortex Jet on 11–15 January 2016: Modeling With HIAMCM-SAMI3 and Comparison With Observations in the Thermosphere and Ionosphere. Journal of Geophysical Research: Space Physics, 130 (1). Wiley. doi: 10.1029/2024JA033040. ISSN 2169-9380.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
104MB

Offizielle URL: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2024JA033040

Kurzfassung

In Vadas et al. (2024, https://doi.org/10.1029/2024ja032521), we modeled the atmospheric gravity waves (GWs) during 11–14 January 2016 using the HIAMCM, and found that the polar vortex jet generates medium to large-scale, higher-order GWs in the thermosphere. In this paper, we model the traveling ionospheric disturbances (TIDs) generated by these GWs using the HIAMCM-SAMI3 and compare with ionospheric observations from ground-based Global Navigation Satellite System (GNSS) receivers, Incoherent Scatter Radars (ISR) and the Super Dual Auroral Radar Network (SuperDARN). We find that medium to large-scale TIDs are generated worldwide by the higher-order GWs from this event. Many of the TIDs over Europe and Asia have concentric ring/arc-like structure, and most of those over North/South America have planar wave structure and occur during the daytime. Those over North/South America propagate southward and are generated by higher-order GWs from Europe/Asia which propagate over the Arctic. These latter TIDs can be misidentified as arising from geomagnetic forcing. We find that the higher-order GWs that propagate to Africa and Brazil from Europe may aid in the formation of equatorial plasma bubbles (EPBs) there. We find that the simulated GWs, TIDs and EPBs agree with EISCAT, PFISR, GNSS, and SuperDARN measurements. We find that the higher-order GWs are concentrated at 60-90N at z >= 200 km, in agreement with GOCE and CHAMP data. Thus the polar vortex jet is important for generating TIDs in the northern winter ionosphere via multi-step vertical coupling through GWs.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/211416/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Higher-Order Gravity Waves and Traveling Ionospheric Disturbances From the Polar Vortex Jet on 11–15 January 2016: Modeling With HIAMCM-SAMI3 and Comparison With Observations in the Thermosphere and Ionosphere
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Vadas, Sharon L.NorthWest Research Associates, Boulder, CO, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Themens, David RusselUniversity of Birmingham, Birmingham, United KingdomNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Huba, Joseph D.Syntek Technologies, Fairfax, VA, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Becker, ErichNorthWest Research Associates, Boulder, CO, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bossert, KatrinaArizona State University, Tempe, AZ, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Goncharenko, LarisaHaystack Observatory, Massachusetts Institute of Technology, Westford, MA, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Maguire, Sophie JUniversity of Birmingham, Birmingham, United KingdomNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Figueiredo, Cosme A. O. B.Federal University of Campina Grande, UFCG, Campina Grande, BrazilNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Xu, ShuangLawrence Livermore National Laboratory, Livermore, CA, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Harvey, LynnLaboratory for Atmospheric and Space Physics, University of Colorado Boulder, Boulder, CO, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Frissell, Nathaniel A.Department of Physics and Engineering, University of Scranton, Scranton, PA, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Molzen, Michael J.Department of Physics and Engineering, University of Scranton, Scranton, PA, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pisano, Thomas J.Department of Physics and Engineering, University of Scranton, Scranton, PA, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Nykiel, GrzegorzInstitute for Solar‐Terrestrial Physics, German Aerospace Center (DLR), Neustrelitz, Germanyhttps://orcid.org/0000-0002-6827-0205183111263
Datum:Januar 2025
Erschienen in:Journal of Geophysical Research: Space Physics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:130
DOI:10.1029/2024JA033040
Verlag:Wiley
ISSN:2169-9380
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Higher-order gravity waves (GWs) generated/amplified by the northern polar vortex jet create medium to large-scale traveling ionospheric disturbances (TIDs) with arc-like and planar structure. Cross-polar higher-order GWs create daytime southward TIDs over North America which could be misidentified as being from geomagnetic forcing. Higher-order GWs from the polar vortex jet may aid the formation of equatorial plasma bubbles over Africa and Brazil after sunset.
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Kommunikation, Navigation, Quantentechnologien
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R KNQ - Kommunikation, Navigation, Quantentechnologie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Ionosphäre, R - Atmosphären- und Klimaforschung
Standort: Neustrelitz
Institute & Einrichtungen:Institut für Solar-Terrestrische Physik
Hinterlegt von: Nykiel, Grzegorz
Hinterlegt am:29 Apr 2025 10:35
Letzte Änderung:29 Apr 2025 10:35

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