view in publisher's site

On imaging South African regional ionosphere using 4D‐var technique

Abstract One of the major research areas in the space weather community is the ability to understand, characterize and model a time‐space variant ionosphere through which trans‐ionospheric signals propagate. In this paper a strong constraint four‐dimensional variational data assimilation (4D‐var) technique was used to more accurately estimate the South African regional ionosphere (bound latitude 20° S ‐ 35° S, longitude 20° E ‐ 40° E and altitude 100‐1336 km). The altitude was capped to the JASON‐1 satellite orbital altitude for the purpose of eliminating the plasmasphere contribution hence reducing the computation expense. Background densities were obtained from an empirical internationally recognized ionosphere model (IRI‐2016), and propagated in time using a Gauss‐Markov filter. Ingested data were STECs (slant total electron content) obtained from the South African GNSS (Global Navigation Satellite System) receiver network (TrigNet). The vertically integrated electron content was validated using GIMs (Global ionosphere Maps) and JASON‐3 data over the continent and ocean areas, respectively. Further, vertical profiles after assimilation were compared with data from a network of ground based regional ionosondes Hermanus (34.25° S, 19.13° E), Grahamstown (33.3° S, 26.5° E), Louisvale (21.2° S, 28.5° E) and Madimbo (22.4° S, 30.9° E). Results show that assimilation of STEC data has a profound improvement on the estimation of both the horizontal and vertical structure during quiet and storm periods. Accuracy of the horizontal structure decreases from the continent towards the ocean area where GPS receivers are less abundant. Superiority of assimilating STEC is best pronounced during day time especially when estimating maximum electron density of the F2 layer (NmF2), with a 60% RMSE improvement over the background values.

تخمین ionosphere منطقه‌ای آفریقای جنوبی با استفاده از تکنیک ۴ D - var

چکیده یکی از حوزه‌های تحقیقاتی مهم در جامعه هواشناسی فضایی، توانایی درک، توصیف و مدل کردن یک نوع از یونسفر است که از طریق آن سیگنال‌های trans منتشر می‌شوند. در این مقاله برای تخمین دقیق‌تر the منطقه‌ای آفریقای جنوبی (C - ۳۵ S - ۳۵ S، طول جغرافیایی ۲۰ درجه S - ۳۵ ° S، طول جغرافیایی ۲۰ درجه - ۴۰ درجه و ارتفاع ۱۰۰ تا ۱۳۳۶ کیلومتر)استفاده شد. ارتفاع از ارتفاع به ارتفاع مداری ماهواره JASON - ۱ رسید که هدف از حذف سهم plasmasphere در نتیجه کاهش هزینه محاسبات بود. چگالی‌های پس‌زمینه از یک مدل empirical شناخته‌شده بین‌المللی (IRI - ۲۰۱۶)بدست‌آمده اند و در زمان با استفاده از یک فیلتر گاوس - مارکوف تکثیر می‌شوند. داده‌های ingested شامل STECs (مقدار کل الکترون)به‌دست‌آمده از شبکه گیرنده GPS آفریقای جنوبی (System)بودند. اعتبار سنجی عمودی با استفاده از نقشه‌های ionosphere (ionosphere Global Maps)و JASON - ۳ در سراسر قاره و مناطق اقیانوس مورد تایید قرار گرفت. علاوه بر این، پروفایل های عمودی پس از جذب با داده‌ها از شبکه of منطقه‌ای مبتنی بر زمین (۳۴.۲۵ ° S، ۱۹.۱۳ ° C)، Grahamstown (۳۳.۳ درجه S، ۲۶.۵ درجه E)، Louisvale (۲۱.۲)S، ۲۸.۵ درجه E)و Madimbo (۲۲.۴ و S، ۳۰ - ۳۰ درجه سانتی گراد)مقایسه شدند. نتایج نشان می‌دهد که جذب داده‌های stec بهبود عمیقی در برآورد ساختار عمودی و عمودی در طول دوره‌های آرام و طوفانی دارد. دقت ساختار افقی از قاره به سمت سطح اقیانوس که گیرنده‌های GPS در آن فراوان‌تر هستند، کاهش می‌یابد. برتری of stec بهترین گزینه در طول روز به خصوص در زمان برآورد حداکثر چگالی الکترونی لایه F۲ (NmF۲)با افزایش ۶۰ % rmse بر روی مقادیر پس‌زمینه است.

ترجمه شده با

Download PDF سفارش ترجمه این مقاله این مقاله را خودتان با کمک ترجمه کنید
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

95/12/18 - با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس و کروم٬ چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.