Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Высокоширотные токовые системы и их использование для коррекции индексов геомагнитной активности

ВАК РФ 25.00.29, Физика атмосферы и гидросферы

Содержание диссертации, кандидата физико-математических наук, Попов, Владимир Александрович

СТРАНИЦА

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. СВЯЗЬ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПАРАМЕТРОВ ВЫСОКОШИРОТНОЙ ИОНОСФЕРЫ С ПАРАМЕТРАМИ

СОЛНЕЧНОГО ВЕТРА (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ).

1Л. Взаимодействие солнечного ветра с магнитосферой и связанная с этим взаимодействием пространственно-временная структура электромагнитного поля и токов в высокоширотной ионосфере.

1.2. Постановка задачи, решаемой в диссертации.

ГЛАВА II. АНАЛИЗ КОРРЕЛЯЦИОННЫХ СВЯЗЕЙ МЕЖДУ ГЕОМАГНИТНЫМИ ДАННЫМИ ГРЕНЛАНДСКОЙ СЕТИ СТАНЦИЙ И ПАРАМЕТРАМИ СОЛНЕЧНОГО ВЕТРА.

2.1. Введение.

2.2. Описание используемых данных.

2.3. Метод анализа геомагнитных данных.

2.4. Результаты анализа корреляционных связей между геомагнитными данными Гренландской сети станций и параметрами солнечного ветра.

2.5. Выводы.

ГЛАВА III. КОРРЕКЦИЯ ИНДЕКСОВ АЕ, AU, AL, УЧИТЫВАЮЩАЯ ИХ UT ВАРИАЦИЮ И ПРОСТРАНСТВЕННОЕ СМЕЩЕНИЕ АВРОРАЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОСТРУЙ ВО ВРЕМЯ МАГНИТНЫХ БУРЬ

3.1. Введение.

3.2 UT вариация AE индексов.

3.3. Зависимость АЕ индексов от Dst.

3.4. Результаты коррекции A U и AL индексов.

3.5. Выводы.

ГЛАВА IV. АНАЛИЗ СВЯЗИ ИНДЕКСА ПОЛЯРНОЙ ШАПКИ PC С ТРАНСПОЛЯРНЫМ ТОКОМ

4.1. Введение.

4.2. Анализ модельного индекса РСмод.

Связь с интенсивностью.

Связь с направлением.

4.3. Выводы.

ГЛАВА V. ИССЛЕДОВАНИЕ СВЯЗИ ВАРИАЦИИ Z-КОМПОНЕНТЫ ВЕКТОРА МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ В ПРИПОЛЮСНОЙ ОБЛАСТИ С DST- ВАРИАЦИЕЙ ВО ВРЕМЯ МАГНИТНОЙ БУРИ

5.1. Введение.

5.2. Исключение влияния межпланетной среды на Z компоненту геомагнитного поля в Туле.

5.3. Влияние авроральных возмущений на Z компоненту станции Туле.

5.4. Влияние индукции в проводящей Земле.

5.5. Результаты выделения Dst вариации.

5.6. Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Высокоширотные токовые системы и их использование для коррекции индексов геомагнитной активности"

Диссертация посвящена исследованию высокоширотных магнитосферно-ионосферных токовых систем на основе геомагнитных данных с целью уточнения количественных характеристик электромагнитной активности магнитосферы - индексов активности авроральных электроструй АЕ, AU, AL; индекса активности трансполярного тока через полярную шапку PC и индекса активности кольцевого тока Dst.

Вариации геомагнитного поля являются носителями информации о пространственной структуре и временной динамике токовых систем в околоземном пространстве. Выделению и использованию этой информации посвящены многочисленные исследования, выполненные в нашей стране и за рубежом. Исследовательские коллективы, используя связи геомагнитного поля с параметрами солнечного ветра, создали методику выделения крупномасштабных геомагнитных вариаций, контролируемых скоростью и плотностью плазмы солнечного ветра и компонентами вектора межпланетного магнитного поля (ММП), а также метод восстановления трехмерных высокоширотных токовых систем, являющихся генераторами таких вариаций. Полученные за последние десятилетия результаты модельного представления глобальной токовой цепи солнечный ветер-магнитосфера-ионосфера Земли позволяют перейти к новому этапу использования данных высокоширотных цепочек магнитных станций и индексов геомагнитной активности, которые были введены в практику анализа геомагнитной обстановки на ранней стадии изучения геомагнитных возмущений.

Корреляционные связи между геомагнитным полем (обсерваторские данные) и параметрами солнечного ветра, установленные на начальном этапе спутниковой эпохи, должны уточняться по мере накопления информации, позволяющей исследовать зависимость параметров корреляционных уравнений от года к году в цикле солнечной активности. Постоянно обновляющийся анализ связи параметров межпланетной среды с геомагнитными данными способствует как пониманию физики процесса взаимодействия солнечного ветра с магнитосферой, так и практическому использованию этой связи, что позволяет иногда уменьшить негативное воздействие космической погоды на работу космических систем и определенных наземных технических устройств (трубопроводы, линии электропередач, коммуникационные системы и т.п.).

Индексы активности авроральных электроструй АЕ, AU, AL, активности трансполярного тока через полярную шапку PC и активности кольцевого тока Dst, на основе которых проводится контроль электромагнитного состояния магнитосферы и проводится оценка энергетического бюджета околоземной среды, могут быть улучшены на основе современных моделей токовых систем. Модели позволяют ввести поправки в эти индексы, корректирующие такие их известные недостатки, как зависимость индексов от мирового времени (привязанность индексов к конкретной сети магнитных обсерваторий) и от уровня геомагнитной активности (пространственное смещение токовых систем относительно обсерваторий, по данным которых определяется индекс).

Целью работы является: а) проведение статистического исследования корреляционной связи геомагнитного поля, регистрируемого на Гренландской цепочке станций в течение 1991 - 1998 гг., с параметрами солнечного ветра (скорость и плотность плазмы ветра, компоненты вектора ММП) для уточнения параметров корреляционных уравнений и исследование изменчивости этих параметров от года к году в цикле солнечной активности; б) исследование пространственно-временных распределений векторов магнитных возмущений на уровне земной поверхности, которые генерируются различными токовыми системами в высокоширотной ионосфере, на основе модели ИЗМИРАН для различных ситуаций в солнечном ветре в точках расположения обсерваторий, по данным которых вычисляются АЕ и PC индексы. На основе такого исследования провести коррекцию индексов АЕ, AU, AL и PC, учитывающую зависимость индексов от количества обсерваторий, по данным которых они определяются, состояния межпланетной среды, состояния магнитосферы, мирового времени и сезонов года. Проведение количественной оценки этой коррекции на основе сопоставления между собой уровня корреляционной связи классических и скорректированных индексов АЕ, АН, AL и PC с параметрами солнечного ветра; в) выделение Dsf-вариации в вертикальной Z-компоненте приполюсной обсерватории (Туле) и анализ этой вариации с целью создания метода контроля электромагнитной погоды в околоземном пространстве в реальном масштабе времени.

Научная новизна. Проведен статистический анализ корреляционной связи геомагнитного поля, регистрируемого на Гренландской цепочке станций в течение 1991 - 1998 гг., с параметрами солнечного ветра (скорость и плотность плазмы ветра, компоненты вектора ММП) с целью проверки ее изменчивости от года к году в цикле солнечной активности и уточнения модели ИЗМИР АН, построенной по одному году наблюдений.

Получены поправочные коэффициенты для коррекции индексов АЕ, AU, AL, которая учитывается зависимость индексов от количества обсерваторий, по данным которых они определяются, от состояния межпланетной среды, состояния магнитосферы, мирового времени и сезонов года. Это позволяет проводить более точную оценку отдельных составляющих энергетического бюджета магнитосферы (джоулев нагрев высокоширотной ионосферы, высыпание авроральных частиц, мощность кольцевого тока) на основе индексов АЕ, AU, AL.

Проведен количественный анализ связи индекса PC с интенсивностью и направлением модельного трансполярного ионосферного тока в полярной шапке в зависимости от ситуации в межпланетном магнитном поле и установлены причины возникновения отрицательных значений этого индекса.

Проведено сопоставление Лу/-вариации с вариацией Z-компоненты приполюсной обсерватории во время магнитных бурь и получено подтверждение концепции о генерации Dst-поля классическим кольцевым током, расположенным в экваториальной плоскости магнитосферы.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Доказана устойчивость корреляционных связей крупномасштабного переменного магнитного поля Земли в высоких широтах с параметрами солнечного ветра в цикле солнечной активности.

2. Разработан и предложен для использования метод коррекции индексов геомагнитной активности АЕ, AU, AL, на основе модельного описания их UT-вариации, учета пространственного смещения авроральных электросгруй во время магнитных бурь и числа обсерваторий, по данным которых эти индексы определяются.

3. Численно показана связь модельного PC индекса с интенсивностью и направлением трансполярного тока. Установлена причина появления отрицательных значений PC индекса, связанная с особенностью структуры ионо-сферных токов в полярной шапке при северной вертикальной компоненте межпланетного магнитного поля и показана ненадежность индекса при Bz > 0.

4. Подтверждена концепция о генерации А$/-вариации во время магнитных бурь классическим магнитосферным кольцевым током, создающим практически подобные магнитные возмущения в //-компоненте геомагнитного поля на обсерваториях средних и низких широт и в Z-компоненте этого поля в приполюсной области.

Научная и практическая ценность. Дано количественное описание пространственной структуры крупномасштабного геомагнитного поля в высоких широтах по данным Гренландской цепочки магнитных станций на основе корреляционной связи этого поля с параметрами солнечного ветра.

Указаны возможные изменения в параметрах корреляционных уравнений от года к году в цикле солнечной активности за период 1991 - 1998 гг., что позволяет оценить надежность корреляционных моделей полей и токов, разработанных ранее в различных научных организациях на основе массивов одно-двухгодичных данных. Полученная модель позволяет контролировать и прогнозировать геомагнитную активность по спутниковым наблюдениям параметров межпланетной среды.

Получены поправочные коэффициенты для коррекции индексов АЕ, AU, АЕ, позволяющие проводить более точную оценку отдельных составляющих энергетического бюджета магнитосферы и контролировать воздействие межпланетной среды на электромагнитную погоду в околоземном пространстве.

Проверена надежность контроля временной динамики трансполярного тока в полярной шапке на основе индекса PC и указаны причины появления отрицательных значений этого индекса.

Подтверждена концепция о генерации Dst-пош во время магнитных бурь классическим магнитосферным кольцевым током на основе сопоставления геомагнитных вариаций в Z-компоненте приполюсных обсерваторий с вариациями Я-компоненты на обсерваториях средних и низких широт, которая ставится под сомнение в ряде современных исследований.

Личный вклад автора. Автор принимал участие в анализе первичных материалов Гренландской цепочки станций и создании массивов PC индекса во время работы в Датском Метеорологическом Институте. Им организованы используемые при анализе массивы геомагнитных и межпланетных данных, составлены алгоритмы программ и выполнены все расчеты, представленные в диссертации. Все научные результаты и выводы диссертации получены при его непосредственном участии во время работы по теме "Исследование динамики электромагнитных параметров околоземной среды и авроральных высыпаний во время геомагнитных возмущений" (№ гос. per. 01.9.30010109) в лаборатории Геомагнитных вариаций ИЗМИР АН.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на: 3-й международной конференции по суббурям (Франция, 1996). 24 международном семинаре по авроральным явлениям (Апатиты, 2001), Ассамблее Европейского геофизического сообщества (Ницца, Франция, 2002), семинарах ИЗМИР АН.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и приложения. Объем работы составляет 99 страниц машинописного текста, 23 рисунка, 8 таблиц. Список литературы составляет 91 наименование.

Заключение Диссертация по теме "Физика атмосферы и гидросферы", Попов, Владимир Александрович

5.6 Выводы.

Вариация вертикальной компоненты приполюсной станции Туле в зимний сезон отражает Dst вариацию. В период магнитных бурь корреляция Z-компоненты и Dst за 100 часовой интервал достигает 0.97. Коэффициент регрессии Dst по Z находися в пределах 0.7-1.1 Этот факт подтверждает концепцию о генерации D.v/-вар нации во время магнитных бурь классическим магнитосферным кольцевым током, создающим практически подобные магнитные возмущения в Я-компоненте геомагнитного поля на обсерваториях средних и низких широт и в Z-компоненте этого поля в приполюсной области.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проведено статистическое исследование корреляционной связи геомагнитного поля, регистрируемого на Гренландской цепочке станций в течение 1991 - 1998 гг., с параметрами солнечного ветра (скорость и плотность плазмы ветра, компоненты вектора ММП) для уточнения параметров корреляционных уравнений и исследование изменчивости параметров от года к году в цикле солнечной активности. В результате исследования установлено, что структура токовых систем в полярной шапке северного полушария, связанная со структурой солнечного ветра вблизи орбиты Земли, не меняется систематически в цикле солнечной активности. Линейность такой связи является значимой во все часы мирового времени. Соответственно, отдельные модели высокоширотных геомагнитных вариаций, контролируемых параметрами межпланетной среды, полученные разными исследовательскими группами в предыдущие годы, в том числе и модель ИЗМИРАН, применимы для использования без ограничения срока давности.

2. На основе модели ИЗМИРАН проведено исследование пространственно-временных распределений векторов магнитных возмущений на уровне земной поверхности, которые генерируются различными токовыми системами в точках расположения обсерваторий АЕ индекса. Предложен метод коррекции индексов АЕ, A U, AL, учитывающий их (//'-вариацию, смещение авроральных электроструй в период магнитных бурь и количества станций, по которым определяются индексы. Количественная оценка метода коррекции проведена на основе сопоставления между собой уровня корреляционной связи стандартных и скорректированных индексов АЕ, AU, AL с параметрами солнечного ветра: коэффициент корреляции г для исправленных индексов увеличивается в - 1,2 раза по сравнению с г для стандартных индексов.

89

3. На основе модели ИЗМИРАН выполнен анализ связи PC индекса с трансполярным током в ионосфере полярной шапки. Показано, что при ситуации в ММП Bz < О, PC индекс действительно хорошо контролирует интенсивность трансполярного тока. При Bz> О ММП индекс PC перестает отражать токовую ситуацию в околополюсной ионосфере, что и служит причиной появления его отрицательных значений. При ситуации в ММП Bz > О токовая система в высокоширотной ионосфере уже не является классической системой DP2 с трансполярным током полночь-полдень через полярную шапку, на которую настроен этот индекс, следовательно, индекс не отражает реальную картину при Bz> 0.

4. В результате анализа связи вариации вертикальной Z-компоненты геомагнитного поля на приполюсной станции Туле с Dst вариацией во время магнитных бурь установлено, что Z-компонента околополюсной обсерватории в эти периоды хорошо согласуется с временным поведение Н-компоненты на низкоширотных обсерваториях, как это следует из классической модели кольцевого тока в магнитосфере Земли, которая ставится под сомнение в ряде современных исследований. Показана возможность оперативного контроля за развитием кольцевого тока по данным одной приполюсной станции.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата физико-математических наук, Попов, Владимир Александрович, Москва

1. Акасофу С.И., Чепмен С. Солнечно-земная физика. Часть 2, М., Мир,1975, 512 с.

2. Антонова Е. Е. Радиальные градиенты давления в магнитосфере Земли и величина Dst-вариации. Геомагнетизм и аэрономия, т. 41, №2, стр. 148-156, 2001.

3. Афонина Р.Г., Белов Б.А, Левитин А.Е., Фельдштейн Я.И. Анализ связи компонент межпланетного магнитного поля с вариациями геомагнитного поля в северной полярной шапке. Геомагнетизм и аэрономия, 1978, т. 18, №4, с. 695-702.

4. Афонина Р.Г., Демидова Ю.З., Маркова М.Ю., Левитин А.Е., Восстановление By и Bz компонент вектора ММП по данным высокоширотных магнитных обсерваторий северного полушария. В сб.: Солнечный ветер и магнитосферные исследования, М., 1980, с. 116-121.

5. Безаржапов А.Д., М.И. Матвеев, В.М. Мишин. Геомагнитные вариации и бури., Новосибирск, Наука, 1979, 248 с.

6. Бенькова Н.П. Магнитные бури и системы электрических токов. Труды НИИ земного магнетизма, вып. 10 (20), с. 158,1953.

7. Гизлер В.А., О.А. Трошичев, Разделение эффектов DR- и DCF-полей в Dst-индексе. В сб.: Геомагнитные исследования, № 18, стр., 1976.

8. Громова Л.И., Папиташвили В.О. Анализ суточных вариаций геомагнитных возмущений летнего сезона в южной полярной шапке,связанных с ММП и СВ. В сб.: Магнитосферные исследования, No. 15, с. 8285, 1989.

9. Ионосферно-магнитные возмущения в высоких широтах, под ред. О.А. Трошичева, Л., Гидрометеоиздат, 1986, 256 с.

10. Зайцев А.Н., Мансуров Г.С., Мансурова Л.Г., Окулова Л.С., Папиташвили В.О., Попов В.А., Тимофеев Г.А. Каталог С.М.Мансурова. Полярность межпланетного магнитного поля за период 1957-1983 гг. Препринт ИЗМИРАН, 1984, N 52(526), 29 стр.

11. Левитин А.Е. Крупномасштабные геомагнитные вариации, контролируемые параметрами солнечного ветра, и связанные с ними электрические поля и токи в высоких широтах. Дисс. на соискание ученой степени доктора физ.-мат. наук, М., ИЗМИРАН, 1987.

12. Мансуров С.М. Новые доказательства связи между магнитными полями космического пространства и Земли. Геомагнетизм и аэрономия, т. 9, N 4, стр. 768-770, 1969.

13. Мансуров С.М., Л.Г.Мансурова. Связь между магнитными полями космического пространства и Земли, Геомагнетизм и аэрономия, т. 11, N 1, стр. 115-118, 1971.

14. Мансуров С.М., Л.Г.Мансурова. Секторная структура межпланетного магнитного поля в период МГГ и МГС, Геомагнетизм и аэрономия, т. 13, N 5, стр. 794-800, 1973.

15. Папиташвили, В. О., Геомагнитные вариации в южной полярной шапке, связанные с межпланетным магнитным полем. Дисс. на соискание ученой степени канд. физ.-мат. наук, М., ИЗМИРАН, 169 стр., 1981.

16. Папиташвили В.О., Трошичев О.А., Зайцев А.Н. Линейная зависимость интенсивности геомагнитных вариаций в околополюсной области от величины южной и северной коспонент ММП. Геомагнетизм и аэрономия, 1981, том 21, №4, стр. 752-754.

17. Попов В.А., А.Н. Зайцев, Л. Ланзеротти, С. Макленнан, С.-И. Акасофу, П.Вилкинсон, А.Вольф. Сравнение индексов электроструй по данным северного и южного полушарий, в сб.: Антарктика, вып. 31, М., Наука, стр. 15-20, 1993.

18. Поллард Дж., Справочник по вычислительным методам статистики, М., "Финансы и статистика", 1982, 344 с.

19. Пудовкин М.И., Козелов В.П., Лазутин Л.Л., Трошичев О.А., Чертков А.Д. Физические основы прогнозирования магнитосферных возмущений. Л., Наука, 1977,312 с.

20. Трошичев О.А. Магнитные возмущения в полярных шапках (физика и морфология). Дисс. на соискание ученой степени доктора физ.-мат. наук, Л., ААНИИ, 1980.

21. Трошичев О.А., Папиташвили В.О. Линейная зависимость возмущений типа DP2 и DP3 при южном и северном ММП, Магнитосферные исследования, No. 3, стр. 39-46, Радио и Связь, М., 1984 г.

22. Трошичев О.А., Цыганенко Н.А. Корреляционные соотношения между параметрами межпланетного магнитного поля и геомагнитными вариациями в полярных шапках. Геомагнитные исследования, №25, с. 47-59, 1978.

23. Физика околоземного космического пространства. Под ред. В.Е. Иванова, Я.А. Сахарова, Н.В. Голубцова, Апатиты, изд. Кольского научного центра РАН, 2000, 706 с.

24. Цыганенко Н.А., Усманов А.В., Папиташвили В.О., Папиташвили Н.Е., Попов В.А. Пакет программ для расчетов геомагнитного поля и связанных с ним координатных систем. 1987, М., Геофизический комитет, МЦД-Б2, 60 с.

25. Яновский Б. М. Земной магнетизм, Л., изд. ЛГУ, 1978, 592 с.

26. Abston, С. С., N. Е. Papitashvili, and V. О. Papitashvili, Combined International Catalog of Geomagnetic Data, Report UAG-92, 271 pp., WDC-A for STP, WDC-B2 and WDC-C, NOAA/NGDC, Boulder, Colo., USA, 1985.

27. Ahn, B.-H., S.-I. Akasofii, Y. Kamide, The Joule heat production rate and the particle energy injection rate as a function of geomagnetic indices AE and AL., J. Geophys. Res., 88,6275,1983.

28. Ahn,B.-H., H.W. Kroehl, Y.Kamide, and E.A. Kihn Universal time variations of the auroral electrojet indices., J. Geoph. Res., 105, no. Al, pp. 267275, 2000.

29. Alexeev I. 1., E. S. Belenkaya, V. V. Kalegaev, Y. I. Feldstein, and A. Graafe, Magnetic storms and magnetotail currents, J. Geophys. Res. 101, 7737, 1996

30. Auroral electrojet indices (AE) January-June 1979, Data Book No. 5, WDC C2 for Geomagnetism, Kyoto, 1982, 108 p.

31. Allen, J.H. and H.W. Kroehl, Spatial and temporal distributions of magnetic effects of auroral electrojets as derived from AE indices, J. Geophys. Res., 80, 3667-3677, 1975.

32. Baker, D.N., E.W. Hones Jr, J.B. Payne and W.C. Feldman, A high time resolution study of the interplanetary parameter correlations with AE, Geophys. Res. Lett., 8, 179, 1981

33. Baker, D.N., A.J. Klimas, R.L. McPherron, and J. Bucher, The evolution from weak to strong geomagnetic activity: an interpretation in terms of deterministic chaos, Geophys. Res. Lett., 17, 41-44, 1990.

34. Baker, D.N., A.J. Klimas, D. Vassiliades, T.I. Pulkkinen, and R.L.McPherron, Reexamination of driven and unlooading aspect of magnetospheric substorms, J. Geophys. Res., 102, 7169-7177, 1997.

35. Baumjohann, W. Ionospheric and field-aligned systems in auroral zone: a concise review. Adv. Space Res., 1982, vol. 2, no. 10, p. 55-62.

36. Baumjohann,W., Y.Kamide, Hemispherical Joule heating and the AE indices, J. Geoph. Res., 89,383-388,1984.

37. Baumjohann, W., Merits and limitations of the use of geomagnetic indices in solar wind magnetosphere coupling studies, in Solar Wind - Magnetosphere Coupling, ed. Y. Kamide and J.A. Slavin, Terra Scientific Pub. Co., Tokyo, 3-15, 1986.

38. Campbell, W. H. Geomagnetic storms, the Dst ring-current myth and lognormal distributions, J. Atmos. Terr. Phys., vol. 58, no. 10, pp. 1171-1187, 1996.

39. Chun, F. K., D. J. Knipp, M. G. McHarg, G. Lu, B. A. Emery, and O. A. Troshichev, Polar cap index as a proxy for hemispheric Joule heating, Geophys. Res. Lett., 26, 1101, 1999.

40. Clauer C.R.,and Kamide Y., DPI and DP2 current systems for the March 22, 1979, substorms, J. Geophys. Res., 90, 1343, 1985

41. Davis, T.N. and M. Sugiura, Auroral electrojet index AE and its universal time variations, J. Geophys. Res., 71, 785-801, 1966.

42. Dremukhina, L. A., A. E. Levitin, and V. O. Papitashvili, Analytical representation of IZMEM model for near-real time prediction of electromagnetic weather,/. Atmos. Solar-Terr. Phys., 60, No. 15, 1517-1529, 1998.

43. Dungey N.W., Interplanetaty magnetic field and auroral zone. J. Geophys. Res., 71, 785, 1961

44. Friis-Christensen E., Y. Kamide, A. D. Richmond, and S. Matsushita, Interplanetary magnetic field control of high-latitude electric fields and currents determined from Greenland magnetometer data, J. Geophys. Res., 90, 1325, 1985.

45. Feldstein, Y. I., Modelling of the magnetic field of magnetospheric ring current as a function of interplanetary medium parameters, Space Sci. Rev., 59, pp. 83-165, 1992.

46. Feldstein, Ya. I., A. E. Levitin, Solar wind control of electric fields and currents in the inosphere. J. Geomag. Geoelectr., 38, 1143-1182, 1986.

47. Feldstein Y.I., L.I.Gromova, V.A.Popov, and A.Grafe, Auroral electrojets dynamics during magnetic storms, in: Proc. Third International Conference on Substorm, Versailles, France, 12-17 May 1996, ESA SP-389, pp. 75-80, October 1996.

48. Kamide Y. Electrodynamic processes in the Earth's ionosphere and magnetosphere. Kyoto Sangyo University Press, Kyoto, Japan, 1988, 756 pp.

49. Kamide Y. and Kokubin S. Two-component auroral electrojet: importance for substorm studies. J. Geophys. Res., vol. 101, no. A6, pp. 13027-13046, 1996

50. Kamide Y. and Matsuhita S. Simulation studies of ionospheric electric fields and currents in relation to field-aligned currents, 2. Substorms, J. Geophys. Res., vol. 84, no. 8, pp. 4099-4115, 1979.

51. Kan, J. R., and L. C. Lee, Energy coupling function and solar wind-magnetosphere dynamo, Geophys. Res. Lett., 6, 577, 1979.

52. Kauristie K., T.I. Pulkkinen, R.J. Pellinen, H.J. Opgenoorth, What can we tell about global auroral-electrojet activity from a single meridional magnetometer chain? Ann. Geophysicae 14, pp. 1177 1185, 1996.

53. Kisabeth J. The dynamical development of the polar electrojets. Ph. D. theses, august 21, 1972, The University of Alberta, Edmonton, Canada.

54. C.G.Maclennan, L.J.Lanzerotti, S.-I. Akasofu, A.N. Zaitzev, P.J. Wilkinson, A. Wolfe, and V. Popov, Comparision of "Electrojet" Indices From the Northern and Southern Hemispheres. J. Geophys. Res., vol.96, no. Al, pp. 267-274, 1991.

55. Maezawa K. Magnetospheric convection induced by the positive and negative Z-components of the IMF, J. Geophys. Res., 81, 2289, 1976.

56. MengC.-I., B. Tsurutani, K. Kawasaki, and S.-I. Akasofu, Cross-correlation analysis of the AE index and the interplanetary magnetic field by cross-correlation, J. Geophys. Res., 78, 617, 1973

57. Papitashvili, V. О., C. R. Clauer, A. E. Levitin, and B. A. Belov, Relationship between the observed and modeled modulation of the dayside ionospheric convection by the IMF By component, J. Geophys. Res., 100, No. A5, 7715-7722, 1995.

58. Price C.P., D.Prichard, and J.E. Bischoff, Nonliner input-output analysis of auroral electrojet index, J. Geophys. Res., 99,13227,1994.

59. Reiff P.H., and J. L. Burch, IMF By-dependent plasma flow and Birkeland currents in the dayside magnetosphere 2. A global model for northward and southward IMF, J. Geophys. Res., 90, pp. 1595-1609, 1985

60. Richmond, A. D., and Y. Kamide, Mapping electrodynamic features of the high-latitude ionosphere from localized observations: Technique, J. Geophys. Res., 93, 5741, 1988.

61. Rostoker, G. Effects of substorms on the stormtime ring current index Dst, Ann. Geophysicae, 18, 1390-1398, 2000.

62. Simonow, G. V., Geomagnetic time, Geophys. J. R. Astr. Soc., 8, 258, 1963.

63. Sugiura M., and T. Kamei, Equatorial Dst index 1957-1986, in IAGA Bull. 40, edited by A. Berthelier, and M. Manvielle, Int. Serv. of Geomagn. Indices Publ Off. Saint Maur, France, 1991.

64. Sun W., S.-I. Akasofu. On the formation of the storm-time ring current belt, J. Geophys. Res., 105, A3, 5411-5418, 2000.

65. Svalgaard L. Sector structure of the IMF and daily variations of the geomagnetic field at high latitudes, Geophys, Paper R-6, Det Danske Meteorol. Inst, 1968.

66. Takalo, J., and J. Timonen, On the relation of the AE and PC indices, J. Geophys. Res., 103, 29,393, 1998.

67. Troshichev, O. A., N. P. Dmitrieva, and В. M. Kuznetsov, Polar cap magnetic activity as a signature of substorm development, Planet. Space Sci., 27, 217, 1979.

68. Troshichev, О. A., V. G. Andrezen, S. Vennerstrom, and E. Friis-Christensen, Magnetic activity in the polar cap A new index, Planet. Space Sci., 36, 1095, 1988.

69. Troshichev, O. A., R. Yu. Lukianova, V. O. Papitashvili, F. J. Rich, and O. Rasmussen, Polar cap index (PC) as a proxy for ionospheric electric field in the near-pole region, Geophys. Res. Lett., 21, 3809, 2000.

70. Tsurutani B.T., W.D. Gonzalez, Y. Kamide, and J.K. Arballo, Magnetic storms, Geophys. Monogr. Ser., vol. 98, AGU, Washington, DC, 199799

71. Vassiliadis, D., V. Angelopoulos, D. N. Baker, and A. J. Klimas, The relation between the northern polar cap and auroral electrojet geomagnetic indices in the wintertime, Geophys. Res. Lett., 23, 2781, 1996.

72. Vennerstroem, S., E. Friis-Christensen, O.A. Troshichev, and Y.G. Andrezen, Comparison between the polar cap index, PC, and the auroral electrojet indices AE, AL, and AU, J. Geophys. Res. 96, No. Al, 101-113, 1991.

73. Vennerstrom, S., The geomagnetic activity index PC, Ph. D. Thesis, Scientific Report 91 -3, Danish Meteorological Institute, 105 pp., 1991.

74. Wilson, G. R., W. J. Burke, N. C. Maynard, C. Y. Huang, and H. J. Singer. Global electrodynamics observed during the initial and main phases of the July 1991 magnetic storm, J. Geophys. Res., 106, no. 11, pp. 24517-24539, 2001.

75. Winglee, R. M., V. O. Papitashvili, and D. R. Weimer, Comparisons of the high latitude ionospheric electrodynamics inferred from MHD and semi-empirical models during the January 1992 GEM campaign, J. Geophys. Res., 102, No. A12, 26,961-26, 977, 1997.