Μελέτη της ιονόσφαιρας στην Ελλαδα μέσω της επεξεργασίας παρατηρήσεων GPS

Abstract

Η παρούσα εργασία έχει ως αντικείμενο τη μελέτη της ιονόσφαιρας πάνω από τον ελλαδικό χώρο. Η προσέγγιση γίνεται μέσω της επεξεργασίας παρατηρήσεων GPS , από την οποία δημιουργoύνται ιονοσφαιρικά μοντέλα προσαρμοσμένα κατά το δυνατόν καλύτερα στην Ελλάδα. Το θέμα αντιμετωπίζετα σε δύο επίπεδα. Στο πρώτο μέρος διατυπώνεται το θεωρητικό πλαίσιο πάνω στο οποίο βασίζεται η μελέτη αυτή, ενώ στο δεύτερο παραθέτονται τα αποτελέσματα της μελέτης και διατυπώνονται τα συμπεράσματα για την ιονόσφαιρα πάνω από την Ελλάδα.

Στο πρώτο κεφάλαιο της εργασίας γίνεται μια προσπάθεια να προσεγγιστεί ολοκληρωμένα το θέμα της ιονόσφαιρας. Αρχικά, ορίζεται η έννοια και παρατίθενται τα χαρακτηριστικά στοιχεία που την περιγράφουν και στη συνέχεια μελετώνται οι παράμετροι που επηρεάζουν την πυκνότητα και την κατανομή των ιόντων. Παρουσιάζονται, επιπλέον, οι συχνότερες ιονοσφαιρικές ανωμαλίες που έχουν παρατηρηθεί. Τέλος, γίνεται αναφορά σε τρεις ιδιαιτέρως σημαντικές υπηρεσίες για το GPS , την IGS , την EUREF και τη NOA .

Το δεύτερο κεφάλαιο αφορά σε μια πολύ σημαντική κατάκτηση για τη μελέτη της ιονόσφαιρας, τα αρχεία IONEX (IONosphere EXchange) . Συγκεκριμένα, περιγράφεται η διαδικασία παραγωγής τους, η χρηστικότητα αυτών των αρχείων, τι πληροφορίες παρέχουν και πως συμβάλλουν στη μελέτη και την κατανόηση της ιονόσφαιρας και των φαινομένων που παρατηρούνται σ’ αυτή.

Στο τρίτο κεφάλαιο γίνεται μία προσέγγιση της φιλοσοφίας του GPS επισημαίνοντας παράλληλα και κάποιες από τις βασικές αρχές της λειτουργίας του. Επιπλέον, παρατίθενται και αναλύονται τα σφάλματα που υπεισέρχονται στις μετρήσεις με GPS . Τέλος, γίνεται ειδική μνεία στις τοπογραφικές εφαρμογές που μπορούν να γίνουν με τη χρήση του.

Στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η διαδικασία που ακολουθήθηκε, ώστε τελικά να παραχθούν τα αρχεία IONEX που περιγράφονται στο πέμπτο κεφάλαιο της εργασίας. Για το σκοπό αυτό δημιουργήθηκε ένα δίκτυο δορυφορικού εντοπισμού για το προσδιορισμό της θέσης τεσσάρων μόνιμων σταθμών, επιλεγμένων έτσι ώστε να περιβάλουν την Ελλάδα.

Το πέμπτο κεφάλαιο αποτελεί ίσως το σημαντικότερο κομμάτι της εργασίας, καθώς σε αυτό καταγράφονται και αξιολογούνται τα αποτελέσματα IONEX που παρήχθησαν από την επεξεργασία που προηγήθηκε στο κεφάλαιο 4. Συμπληρωματικά, παραθέτονται και τα αποτελέσματα της σύγκρισης των παραχθέντων αρχείων IONEX με έτοιμα παγκόσμια IONEX της CODE .

Στο έκτο και τελευταίο κεφάλαιο της εργασίας συνοψίζονται τα συμπεράσματα που εξήχθησαν από τη μελέτη της ελλαδικής ιονόσφαιρας.

The present thesis aim to study the ionosphere over Greece. The study is carried out by processing GPS observation, which inturn ionospheric models adapted at the best possible way in Greece. In the first part of the research the theoretical framework is layed down. Then, in the second part the results of the study and its conclusions about the ionosphere over Greece are listed.

The first chapter of this study approaches the ionosphere in general. Initially, the meaning of ionosphere is defined, its features are listed and the parameters that affecting its density and its distribution of ions are considered. The most frequent observed ionospheric anomalies, are also being presented. Finally, three very important GPS services are being presented [namely: IGS, EUREF and NOA].

The second chapter deals with a very important achievement for the ionospheric research community, the IONEX (IONosphere EXchange) files. More specifically, it is described the production, the utility and the information content of these files, as well as their contribution to the study and understanding of the ionosphere and phenomena observed in there.

The third chapter is presented the general philosophy of GPS, while at the same time pointing out some of the basic principles of its operation. Also, the errors involved in measurements with GPS are quoted. Finally, there is specific reference to topographic applications that have become much easier by its use.

The fourth chapter presents the procedures followed for producing the IONEX files described in the fifth chapter of the thesis. For this purpose, a GPS network was generated to determine the position of four permanent stations, selected so as to surround the Greece.

The fifth chapter is perhaps the most important piece of this work, as this is where, the IONEX results are being evaluated. Additionally, the results of the comparison of the produced IONEX files and the global CODE’s IONEX are presented.

The last chapter of the thesis summarizes the conclusions drawn from the study of the Greek ionosphere.