Irkutsk, Russian Federation
Irkutsk, Russian Federation
Irkutsk, Russian Federation
The paper objective is to demonstrate the possibility of studying irregular variations of the total electron content (TEC) of the ionosphere using GPS data of single-frequency measurements. This is considered by the example of registering the time behavior of the oblique TEC during the 20 March 2015 solar eclipse. As the initial data, we used single-frequency and dual-frequency phase and code measurements from the station MORP which is a part of the International IGS Network. As a result, by comparing the data of TEC time courses for two modes it is shown both qualitative agreement (TEC significant decrease during the eclipse) and quantitative agreement of results after appropriate treatment.
GPS, ionosphere, single-frequency measurements, solar eclipse, TEC
ВВЕДЕНИЕ
Под руководством профессора Э.Л. Афраймовича (Институт солнечно-земной физики СО РАН) было сформировано новое направление диагностики состояния верхней атмосферы Земли на базе обработки сигналов спутниковых радионавигационных систем. Теоретические основы и разнообразные примеры такой диагностики представлены в монографии [Афраймович, Перевалова, 2006]. В этой работе, а также в целом ряде статей и работ коллег и учеников профессора Афраймовича (в частности, в докторской диссертации Н.П. Переваловой [Перевалова, 2014]) посредством GPS-мониторинга выполнены исследования эффектов в земной ионосфере, связанных с солнечными затмениями, землетрясениями, геомагнитными возмущениями, мощными тропическими циклонами. Детальный анализ эффекта солнечного затмения 22.08.2009 г. представлен в статье [Афраймович и др., 2010]. Все подобные результаты получены на основе исследования относительных временных вариаций полного электронного содержания (ПЭС) ионосферы, получаемых по данным об изменениях фазовых путей спутниковых радиосигналов, регистрируемых двухчастотной приемной аппаратурой. Возможности использования данных одночастотных измерений для целей диагностики ионосферы представлены в научных публикациях весьма скромно. Можно отметить сравнительные оценки точности одночастотных и двухчастотных измерений, приведенные в работе [Afraimovichetal., 2002]. Не получившие дальнейшего развития подходы к использованию одночастотного мониторинга представлены в работах [Казанцев, Фатеев, 2002; Горбачев и др., 2006]. В настоящей статье выполнен анализ влияния на ПЭС полного солнечного затмения 20 марта 2015 г., наиболее четко наблюдавшегося в северо-западной части Европы и над Атлантикой. При этом продемонстрирована возможность детектирования вариаций ПЭС с помощью приема радионавигационных сигналов GPS на одной частоте.
1. Afraimovich E.L., Perevalova N.P. GPS-monitoring verhnei atmosferyi Zemli [GPS-Monitoring of the Earth´s Upper Atmosphere]. Irkutsk, 2006. 480 p. (in Russian).
2. Afraimovich E.L., Lesyuta O.S., Ushakov I.I., Voeykov S.V. Geomagnetic storms and the occurrence of phase slips in the reception of GPS signals. Ann. Geophys. 2002, vol. 45, no. 1, pp. 55-71.
3. Afraimovich E.L., Voeykov S.V., Edemsky I.K. Ionospheric effects of the total solar eclipse 22 July 2009 according to the data a dense network of GPS in Japan. Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa [Modern Problems of Remote Sensing of the Earth from Space], 2010, vol. 7, iss. 3, pp. 94-98 (in Russian).
4. Gorbachev O.A., Ivanov V.B., Rjabkov P.V. The possibility of the use of single-frequency GPS receivers for diagnosing the ionosphere. Nauchnyi vestnik Moskovskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta grazhdanskoi aviatsii [Scientific Bulletin of Moscow State Technical University of Civil Aviation]. 2006, no. 107, pp. 48-54 (in Russian).
5. Isakova O.P., Tarasevich Ju.Ju., Juz’uk Ju.I. Obrabotka i vizualizatsiya dannyh fizicheskogo eksperimenta s pomoshch’yu paketa Origin [Data Processing and Visualization of Physical Experiments using a Package Origin]. Astrakhan, 2007. 68 p. (in Russian).
6. Kazancev M.Ju., Fateev Ju.L. Determination of ionospheric measurement error in the pseudo-single-frequency equipment of GLONASS and GPS. Zhurnal radioelektroniki [Journal of Radio Electronics]. 2002, no. 12. Available at: http://jre.cplire.ru/mac/dec02/6/text.html (accessed October 14, 2015) (in Russian).
7. Perevalova N.P. Issledovanie ionosfernyh vozmushchenii metodom transionosfernogo GPS-zondirovaniya: dokt. diss. [The Study of the Ionospheric Disturbances by the Trans Ionospheric GPS-Sensing, doct. diss.]. Irkutsk, 2014. 286 p. (in Russian).
8. Shebshaevich V.S., Dmitriev P.P., Ivantsevich N.V. Setevye sputnikovye radionavigatsionnye sistemy [Network Satellite Radio Navigation System]. Moscow, 1993. 408 p. (in Russian).
9. URL: ftp://cddis.gsfc.nasa.gov/pub/gps/data/daily/ (accessed August 4, 2015).
