TUSAGA ve TUSAGA-aktif ağı verileri ile toplam elektron içeriğinin istatistiksel analizi
Statistical analysis of total electron content using tnpgn and TNPGN-active network
Yazar: OZAN KÖROĞLU
Danışman: PROF. DR. FEZA ARIKAN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Olasılık yoğunluk fonksiyonu = Probability density function ; İstatistiksel analiz = Statistical analysis ; İyonküre = Ionosphere

Özet:
İyonküre, güneş ışınları ile iyonize olmuş gazlardan oluşan, yeryüzünden $60$ ile $1000$ km yükseklikte bulunan bir havaküre katmanıdır. Kısa Dalga ve uydu haberleşmesi açısından büyük öneme sahip olan bu katman güneş ışınımı, jeomanyetik, yerçekimsel, ve sismik etkenlere bağlı olarak uzayda ve zamanda farklı düzeylerde değişkenlik gösterir. İyonküre değişkenliğini anlamakta kullanılan en önemli parametrelerin başında Toplam Elektron İçeriği (TEİ) gelmektedir. Bu çalışmada, Türkiye ve Kuzey Kıbrıs Türk Cumhuriyeti üzerindeki iyonkürenin TEİ kestirimlerinin olasılık yoğunluk fonksiyonları (OYF) ve geniş anlamda durağanlık (GAD) süreleri belirlenmiştir. Türkiye ve çevresi için ilk kez yüksek zaman ve konum çözünürlüğünde istatistiksel tanımlamalar elde edilmiştir. TEİ değerleri, iyonkürenin orta enlem bölgesinde yer alan Türkiye Ulusal Sabit GPS Ağı (TUSAGA) ve TUSAGA-Aktif ağı Yerküresel Konumlama Sistemi (YKS) istasyonlarının verilerine IONOLAB-TEC yöntemi uygulanarak kestirilmiştir. Güneş döngüsünü ve istasyon konumlarını dikkate alarak veri seti yıllara, ve enlem ve boylamda 2 derece X 3 derece bölgelere ayrılarak saatlik olarak incelenmiştir. Her yıl, her bölge ve her saat için temsilci OYF belirlenmiştir. Tipik olarak Lognormal ve Weibull olarak gözlenen dağılımların ortalama ve standart sapmalarının 24 saatlik gün-tün ve 11 yıllık güneş döngülerinin yönsemelerini izlediği ortaya konmuştur. 2001-2011 yılları için tüm istasyonlarda GAD süreleri 2,5 ile 12,5 dakika arasında değişmiş ve ortanca değer 7,5 dakika olarak kabul edilmiştir. GAD sürelerinde güneşin doğuşu ve batışı sırasında kısalmalar, güneşin tepede olduğu saatlerde artışlar gözlemlenmiştir. Bu sonuçlar ışığında, TUSAGA ve TUSAGA-Aktif ağları ile Türkiye ve KKTC üzerindeki iyonkürenin istatistiksel özelliklerini belirlemede kullanılabileceği ortaya konmuştur. OYF ve GAD sürelerini belirleyen algoritma otomatik hale getirilmiş ve IONOLAB grubuna sunulmuştur. Elde edilen sonuçlar gelecek dönemlerde yapılacak iyonküre modellemesi ve otomatik TEİ harita güncellemesi çalışmalarında kullanılacaktır.

Abstract:
Ionosphere is a layer of atmosphere that is ionized by solar radiation and extends from 60 km to 1000 km in radius. Ionosphere is an important layer for HF and satellite communication. Solar, geomagnetic, gravitational and seismic activities cause various levels of spatio-temporal variability in ionosphere. One of the major parameters in observing the variability of ionosphere is Total Electron Content (TEC). In this thesis, probability density functions (PDF) and wide sense stationarity (WSS) periods are determined by using TEC estimates that are obtained over Turkey and North Cyprus Turkish Republic. High resolution spatio-temporal statistical characterization is obtained for Turkey and its environs for the first time. In estimation of TEC, IONOLAB-TEC method is applied to recorded data from Turkish National Permanent GPS Network (TNPGN) and TNPGN-Active stations that are located in the midlatitude region of ionosphere. The data set is partitioned into one hour resolution groups regarding the solar cycle and regions that are determined by 2 degree x 3 degree, in latitude and longitude, respectively. For every year, every region and every hour, a representative PDF is determined. It is observed that the data are predominantly Lognormal and Weibull distributed. It is observed that the averages and standard deviations of the chosen distributions follow the trends in 24 hour diurnal and 11 year solar cycle periods. WSS periods between 2001 and 2011 generally extend from 5 minutes to 12.5 minutes with a median of 7.5 minutes for all stations. WSS periods tend to decrease for sunrise and sunset hours and they tend to increase for the hours when sun is at local zenith. It can be concluded that TNPGN and TNPGN-Active networks can be utilized to obtain the statistical description of ionosphere over Turkey and North Cyprus. The algorithm for determining PDF and WSS periods is automatized and presented to IONOLAB group. The results will be used in future studies regarding modeling of ionosphere and automatic TEC map updates.