1 / 20

Scyntylacje jonosferyczne a pogoda kosmiczna Andrzej W. Wernik

Scyntylacje jonosferyczne a pogoda kosmiczna Andrzej W. Wernik Centrum Bada ń Kosmicznych PAN, Warszawa. Amerykański Program Pogody Kosmicznej wymienia pośród priorytetowych zadań zrozumienie :

quilla
Download Presentation

Scyntylacje jonosferyczne a pogoda kosmiczna Andrzej W. Wernik

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Scyntylacje jonosferyczne a pogoda kosmiczna Andrzej W. Wernik Centrum Badań Kosmicznych PAN, Warszawa XII Spotkania Bieszczadzkie, Dwerniczek, 14-17 czerwca 2007

  2. Amerykański Program Pogody Kosmicznej wymienia pośród priorytetowych zadań zrozumienie: • związków między termosferą, jonosferą i magnetosferą, które mają wpływ na powstawanie i ewolucję nieregularności koncentracji plazmy o rozmiarach od 10 km do 50 m i które wywołują scyntylacje • związkówmiędzy tymi nieregularnościami i wpływem scyntylacji na określone systemy [nawigacji, łączności itp.] XII Spotkania Bieszczadzkie, Dwerniczek, 14-17 czerwca 2007

  3. Co to są scyntylacje? Typowe odbiorniki gubią sygnał gdy C/N0 <27-28 dB XII Spotkania Bieszczadzkie, Dwerniczek, 14-17 czerwca 2007

  4. Najważniejsze wydarzenia w historii badań scyntylacji XII Spotkania Bieszczadzkie, Dwerniczek, 14-17 czerwca 2007

  5. Parametry scyntylacji i co one mówią o nieregularnej strukturze jonosfery XII Spotkania Bieszczadzkie, Dwerniczek, 14-17 czerwca 2007

  6. After K. Groves, Monitoring Ionospheric Scintillation with GPS, Colloquium on Atmospheric Remote Sensing using GPS, 20.06-2.07.2004, Boulder, CO, After S. Datta-Barua et al. Wpływ scyntylacji na pomiary GPS L1 – 1575.42 MHz (19.05 cm) L2 – 1227.60 MHz (24.45 cm) XII Spotkania Bieszczadzkie, Dwerniczek, 14-17 czerwca 2007

  7. Zniekształcenie impulsu GPS wywołane scyntylacjami XII Spotkania Bieszczadzkie, Dwerniczek, 14-17 czerwca 2007

  8. Głębokość zaniku sygnału w paśmie L Mapy zaników sygnału w okresie maksimum i minimum aktywności słonecznej Basu, Su. et al., Radio Sci., 23, 363, 1988 XII Spotkania Bieszczadzkie, Dwerniczek, 14-17 czerwca 2007

  9. Związek scyntylacji z „obłokami” koncentracji elektronów Coker, C. et al., Radio Sci., v. 39, RS1S15,doi:10.1029/2002RS002833,2004 De Francesci, G. et al., JASTP (in print) XII Spotkania Bieszczadzkie, Dwerniczek, 14-17 czerwca 2007

  10. Nieregularności równikowe • pojawiają się zaraz po zachodzie Słońca, gdy prędkość wznoszenia się jonosfery przekracza 15-20 m/s (w okresie maksimum aktywności Słońca 30-45 m/s) • tworzą struktury przypominające pióropusze osiągające wysokość ponad 1000 km • scyntylacje są obserwowane jeżeli grubość warstwy z nieregularnościami jest wystarczająco duża • zmiany sezonowe i z długością geograficzną (w Huancayo maksymalna częstość występowania w okresach równonocy i w grudniu, w Kwajalein – latem) • w kierunku pionowym forma falowa nieregularności przypomina szoki; w poziomie forma falowa jest sinusoidalna lub przypadkowa • poniżej 300 km 1D p  2 dla nieregularności o rozmiarach 1-10 km ip  2.6 dla rozmiarów 200-700 m • powyżej 350 km p  1 dla kilometrowych nieregularności ip  3.2 dla nieregularności metrowych • duże (pierwotne) nieregularności są generowane niestabilnością Rayleigh’a-Taylor’a instability mechanism; mniejsze nieregularności są generowane w hierarchii niestabilności, z których najważniejsze są niestabilności ExB i dryfowa XII Spotkania Bieszczadzkie, Dwerniczek, 14-17 czerwca 2007

  11. Nieregularności na dużych szerokościach • szeroki zakres rozmiarów nieregularności od setek km do kilku cm o wyjątkowej dynamice związanej z ruchem konwekcyjnym kontrolowanym międzyplanetarnym polem magnetycznym • w obszarze kaspu i nocnej części owalu zorzowego, niejednorodności strumienia wysypujących się cząstek generują struktury o rozmiarach większych niż około 50 km • w sprzyjających warunkach struktury te są niestabilne i, w rezultacie oddziaływań fala-fala i kaskad typowych dla turbulencji, mogą powstawać mniejsze nieregularności • wielkoskalowe struktury mają długi czas życia i konwekcja może je przenosić na duże odległości • konwekcja odgrywa większą rolę na półkuli zimowej • w lecie, duże przewodnictwo elektryczne obszaru E spowalnia tempo narastania niestabilności i umożliwia dyfuzję plazmy w kierunku poprzecznym do pola magnetycznego; w rezultacie małe struktury znikają wkrótce po utworzeniu i nieregularności w czapie polarnej mają małą amplitudę a ich widma są strome • zimą widma mocy w czapie polarnej są bardziej płaskie; czas życia unoszonych konwekcją struktur jest długi i dynamika nieregularności zależy od dynamiki magnetosfery XII Spotkania Bieszczadzkie, Dwerniczek, 14-17 czerwca 2007

  12. Model scyntylacji jonosferycznychWBMOD • Brasilia • Dar es Salaam XII Spotkania Bieszczadzkie, Dwerniczek, 14-17 czerwca 2007

  13. DN/N=const p=const Model scyntylacji na dużych szerokościach wykorzystujący pomiary in situ DE-2 Model rozkładu koncentracji elektro-nów: Ne (fs, ls, dd, t, Kp , IMF etc.) Dane satelitarne: DN, Ns, fs, ls, hs, dd, t Parametry geofizyczne: Kp , IMF etc. (dd, t) Widma mocy: p i Cs Kształt nieregularności Maksymalna koncentracja, odpowiadająca jej wysokość, grubość warstwy nieregularnej Parametry scyntylacji fazy i amplitudy: sf , S4itp. Model ekranu fazowego Mapysf , S4 XII Spotkania Bieszczadzkie, Dwerniczek, 14-17 czerwca 2007

  14. Przykład XII Spotkania Bieszczadzkie, Dwerniczek, 14-17 czerwca 2007

  15. Parametr intensywności turbulencji XII Spotkania Bieszczadzkie, Dwerniczek, 14-17 czerwca 2007

  16. Dobowe zmiany scyntylacji Su. Basu et al., Radio Sci, v. 20, 347, 1985 XII Spotkania Bieszczadzkie, Dwerniczek, 14-17 czerwca 2007

  17. SCIntillation Network Decision Aid (SCINDA) SCINDA jest programem komputerowym przy pomocy którego będzie możliwe przewidywanie przerw w łączności satelitarnej nad równikiem wywołanych scyntylacjami jonosferycznymi Automatycznie mierzone i zapamięty-wane są scyntylacje na dostępnych łączach satelitarnych oraz dryf jonosferyczny. Dane te odzyskiwane są co 15 minut i wykorzystywane wraz z empirycznym modelem dynamiki nieregularności równikowych do konstruowania map obszarów w których istnieje zagrożenie zakłóceniami wywołanymi scyntylacjami. Groves, K.M. et al., Radio Sci., 32, 2047-2064, 1997 XII Spotkania Bieszczadzkie, Dwerniczek, 14-17 czerwca 2007

  18. Wnioski • Teoria scyntylacji jest wystarczająco zaawansowana • Pomiary scyntylacji z powodzeniem mogą być używane do badania nieregularnej struktury jonosfery • Jednoczesny odbiór sygnałów GPS w kilku punktach pozwala na badanie zmian czasowo-przestrzennych nieregularności jonosferycznych • Konieczne jest doskonalenie modeli klimatycznych scyntylacji, zarówno opartych pomiarach scyntylacji jak i satelitarnych • Systemy typu SCINDA pozwolą na prognozowanie scyntylacji niemal w czasie rzeczywistym XII Spotkania Bieszczadzkie, Dwerniczek, 14-17 czerwca 2007

  19. Dziękuję za uwagę XII Spotkania Bieszczadzkie, Dwerniczek, 14-17 czerwca 2007

  20. Niestabilność Rayleigha-Taylora 2 2 Warunek konieczny: g·n0< 0 1 2 Tempo narastania: =g/Lin 2 XII Spotkania Bieszczadzkie, Dwerniczek, 14-17 czerwca 2007

More Related