عنوان پایان‌نامه
بررسی تغییرات لا یه یو نسفر در منطقه ایران با استفاده از مشا هدات ما هواره های ارتفا ع پایین
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - نقشه برداری- ژئودزی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2165;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 53965
- تاریخ دفاع
- ۱۹ تیر ۱۳۹۱
- دانشجو
- سلیم معصومی
- استاد راهنما
- عبدالرضا صفری, محمدعلی شریفی
- چکیده
- یکی از جدیدترین روش¬های ماهواره¬ای برای بررسی چگالی الکترون در لایه¬ی یونسفر، روش آکالتیشن رادیویی (RO) است که با استفاده از ترکیب ماهواره¬های سامانه¬ی جهانی ناوبری ماهواره¬ای (GNSS) و ماهواره¬های ارتفاع پایین (LEO) قادر به تعیین پروفیل¬های چگالی الکترون یونسفری با توان تفکیک قائم بالا است. سیگنال GNSS در مسیر خود از ماهواره¬ی GNSS تا گیرنده¬ی نصب¬شده بر روی ماهواره¬ی LEO و با عبور از یونسفر دچار خمیدگی می¬شود که زاویه¬ی خمیدگی به تعداد الکترون¬های آزاد در یونسفر بستگی دارد. در روش آکالتیشن از این ویژگی برای تعیین چگالی الکترون یونسفری استفاده می¬شود. مزیت مهم روش آکالتیشن رادیویی نسبت به سایر روش¬ها از جمله ایستگاه¬های یونوسوند و گیرنده¬های زمینی GNSS توان تفکیک قائم بسیار بالای این روش است. در این پایان¬نامه پس از انجام آزمون¬های کنترل کیفیت و اعتبارسنجی پروفیل¬های یونسفری RO ماهواره¬های FORMOSAT-3/COSMIC توسط مشاهدات یونوسوند ایستگاه مؤسسه¬ی ژئوفیزیک دانشگاه تهران، به بررسی تغییرات چگالی الکترون یونسفری در منطقه¬ی ایران در حوزه¬ی مکان و فرکانس در بازه¬ی زمانی جولای 2006 تا ژوئن 2011 پرداخته می¬شود. در نقشه¬های تولیدشده در حوزه¬ی مکان، وجود بیشینه¬ی چگالی الکترون یونسفری در اعتدالین (به خصوص در بهار)، وجود کمینه¬ی چگالی الکترون در سال 2009، اثر فواره¬ای آنومالی استوایی و تقابل آن با بادهای خنثی تابستان به زمستان، و اثر جریان رو به پایین در زمستان و افزایش نسبت اتم به مولکول ناشی از این جریان در چگالی الکترون نمایش داده می¬شود. در حوزه¬ی فرکانس، از روش برآورد هارمونیک کمترین مربعات به عنوان یک ابزار قدرتمند برای آنالیز فرکانس سری¬های زمانی غیرهم¬فاصله¬ی مشاهدات آکالتیشن رادیویی استفاده می¬شود. هر چند به دلیل توان تفکیک مسطحاتی پایین مشاهدات RO نتایج به دست آمده کمی با چرخه¬های دقیق مورد انتظار (یعنی مؤلفه¬های سالانه و روزانه به همراه اجزای فوریه¬ی آنها، و پریود 27 روزه) تفاوت دارند، ولی توان تفکیک قائم بالای مشاهدات نه تنها امکان شناسایی تغییرات حجم کل الکترون بلکه امکان بررسی الگوهای متناوب چگالی الکترون در ارتفاعات مختلف یونسفری را فراهم می¬کند. سیگنال¬های غالب سالانه و روزانه به همراه اجزای فوریه¬ی آنها به دست می¬آیند که با آنالیزهای قبلی روی حجم کل الکترون همخوانی دارند. رفتار سیگنال سالانه و هارمونیک¬های بالاتر آن و ارتباط آنها با آنومالی استوایی و نسبت اتم به مولکول بررسی می¬شود. در نهایت برآورد هارمونیک کمترین مربعات چندمتغیره نیز بر روی سری¬های زمانی مربوط به ارتفاعات مختلف انجام می¬شود که در طیف حاصل پیک¬های سیگنال¬های اصلی بسیار واضح¬تر از حالت تک¬متغیره است.
- Abstract
- Radio Occultation (RO) is one of the most novel satellite approaches for the study of the ionospheric electron densities which uses the combination of Global Navigation Satellite Systems (GNSS) and Low Earth Orbiting (LEO) satellites to determine ionospheric electron density profiles with high vertical resolutions. GNSS signal is refracted in its way from the GNSS satellite to the receiver onboard the LEO satellite while passing the ionosphere. The refraction angle depends on the number of free electrons in the ionosphere. This property is used in the occultation method to determine the ionospheric electron densities. The most important advantage of radio occultation compared to other methods, such as ionosonde stations and ground-based GNSS receivers, is its high vertical resolution. In this thesis, after performing some quality control tests and the validation of RO ionospheric profiles from FORMOSAT-3/COSMIC satellites by the observations of the ionosonde station of Geophysics Institution, University of Tehran, variations of the ionospheric electron densities over Iran in the time interval July 2006 to June 2011 are detected both in the space and frequency domains. The occurrence of maximum electron densities in the equinoxes (particularly in the vernal equinox), the minimum electron densities in 2009, equatorial anomaly fountain effect and its interaction with neutral summer-to-winter winds, and the effect of the downwelling in winter and the resulting increase in the atom to molecule ratio on the electron densities are illustrated in the maps generated in the space domain. In the frequency domain, least-squares harmonic estimation is used as a powerful tool for the frequency analysis of the unevenly spaced time series of radio occultation measurements. Although the obtained results are slightly different from the exact expected cycles (i.e. annual and diurnal components with their Fourier decompositions, and the 27-day period) due to the low horizontal resolution of radio occultation measurements, high vertical resolution of the observations enables us to detect not only the total electron content variations but also periodic patterns of electron densities at different altitudes of the ionosphere. The dominant diurnal and annual signals together with their Fourier series decompositions are obtained, which are consistent with the previous analyses on the total electron content. The behavior of the annual signal and its higher harmonics and their relation with the equatorial anomaly and the atom to molecule ratio are investigated. Finally, the multivariate least-squares harmonic estimation is also applied on the time series of various heights, and the peaks of the main signals in the resulting spectrum are much more obvious than the univariate estimation.
