Исследование вычислительной устойчивости модели высокоширотной ионосферы = Study of computational stability of thehigh-latitude ionosphere model

Ионосферная плазма в области высоких широт представляет собой сложную для описания среду вследствие зависимости ее параметров от гелиогеофизических условий. На ее крупномасштабную структуру влияют такие процессы, как магнитосферная конвекция, плазмосферные потоки частиц и тепла, а также высыпание энергичных частиц в области аврорального овала. Эти процессы являются нестационарными, и в периоды повышения геомагнитной активности их характеристики существенно изменяются. Поэтому моделирование высокоширотной ионосферы связано с разработкой модели, обладающей вычислительной устойчивостью численного решения при достаточно высоком пространственно-временном разрешении. С этой целью в настоящей работе проведено исследование вычислительной устойчивости численной модели высокоширотной ионосферы (эйлеров подход) при задании разных шагов интегрирования по времени и по пространству. Показано, что модель ионосферы при всех выбранных шагах сохраняет вычислительную устойчивость, а результаты численных расчетов качественно совпадают и описывают основные крупномасштабные структурные образования высокоширотной ионосферы. Полученные результаты показали, что разработанная модель может быть использована в исследовании нестационарных процессов, протекающих в ионосферной плазме, а также в исследовании ионосферы в период магнитных бурь и суббурь. The high latitude ionospheric plasma is a difficult medium to describe due to the dependence of its parameters on heliogeophysical conditions. Its large-scale structure is influenced by processes such as magnetospheric convection, plasmaspheric flows of particles and heat, as well as the precipitation of energetic particles in the region of the auroral oval. These processes are non-stationary and their characteristics change significantly during periods of enhanced geomagnetic activity. Therefore, the modelling of the high-latitude ionosphere is associated with the development of a model that has a computationally stable numerical solution at a sufficiently high spatio-temporal resolution. For this purpose, in this work, we have carried out a study of the computational stability of the mathematical model of the high-latitude ionosphere (Eulerian approach) when different integration steps in time and space are specified. It is shown that the ionospheric model retains computational stability at all selected steps, and the results of numerical calculations are qualitatively consistence and describe the main large-scale structural formations of the high-latitude ionosphere. The results show that the developed model can be used in the study of non-stationary processes occurring in the ionospheric plasma, as well as in the study of the ionosphere during magnetic storms and substorms.