İyonküre kritik parametrelerinin bölgesel olarak görüntülenmesi
Regional imaging of ionosphere critical parameters
Yazar: ONUR ÇİLİBAŞ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. UMUT SEZEN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: GPS = Global Positioning System ; İyonküre = Ionosphere

Özet:
İyonküre, değişken yapısı ile dünya üzerinde yüzey ve gök dalgalarıyla Kısa Dalga veri iletişiminde, askeri ve sivil uydu iletişiminde son derece önemli bir rol oynar.  İyonkürenin kısa ve uzun dönem değişimleri ve bozulmaları YKS alıcılarının kaydettiği sinyallerin uydu ile alıcı arasındaki hüzme içerisinde kalan Toplam Elektron İçeriği (TEİ) incelenerek elde edilebilir. Kısa Dalga iletişiminde en önemli iyonküre katmanının F2 katmanı olduğu bilinmektedir. F2 katmanının kritik karakteristikleri, F2 katmanının en büyük iyonlaşma yüksekliği (hmF2) ve kritik frekansı (foF2) iyonosondalar ve evreuyumsuz geri saçılım radarları yardımı ile ölçülmektedir. İyonosonda ve evreuyumsuz geri saçılım radarı ölçümleri uzayda ve zamanda seyrektir. Bu nedenle yerküresel haritalar elde etmek için  teorik  ve ampirik modeller geliştirilmiştir. İyonküreyi modellemede en öne çıkanı ampirik bir model olan Uluslararası Referans İyonküre (IRI) modelidir. Bu model plazmaküreyi de içine alacak şekilde IRI-Plas adı altında güncellenmiştir. Bu model sayesinde iyonkürenin modellenmesi, incelenmesi ve parametrelerinin öngörülmesinin kolaylaşacağı değerlendirilmektedir. Bu çalışmada IRI-Plas modeli kullanılarak bölgesel ve yerküresel foF2, hmF2, TEİ haritaları ve GIM TEİ verileri ile iyonküre bozulmasının şiddetini belirleyen W indisi haritaları oluşturulmuştur. Üretilen bu haritalar kullanıcının belirleyeceği tarih, saat aralığı ve coğrafi bölge için www.ionolab.org sitesinde Uzay Havası servisi olarak hizmete sunulmuştur. IRI-Plas modeli çıktıları foF2 ve hmF2 verileri Doğrusal olmayan Enküçük Kareler yöntemi ile eniyilemeye tabi tutulmuştur. Bu yöntem IRI-Plas-Opt olarak isimlendirilmektedir. Sanal iyonosonda kadar iyonküre parametrelerinin elde edilmesine olanak sağlayan IRI-Plas-Opt programı bölgesel ve yerküresel olarak çalışacak şekilde yeniden düzenlenmiştir.  Eniyileme algoritması saatlik GIM verilerinin tüm ızgara noktalarına uygulanarak iyonküre kritik parametrelerinin küresel haritalanması üzerinde çalışılmıştır. Böylece iyonosondaların ve YKS alıcılarının bulunmadığı okyanus gibi coğrafi bölgeler için iyonküre parametrelerinin elde edilmesi ve görüntülenmesini sağlanacaktır.

Abstract:
With its distinctive structure, ionosphere plays an extremely important role in military and civilian satellite communications and Short Wave Data Communication through the surface and sky waves on the surface of the earth.   Short and long term changes and distortions in ionosphere can be obtained by examining the remaining Total Electron Content (TEC) which is left within the beam between the receiver and the satellite recorded by the GPS recipients. The most important layer in Short Wave communication is known to be the F2 layer. Two of the critical characteristics of F2 layer, layer height (hmF2) and the critical frequency (foF2), are measured with the help of ionosondes and incoherent backscattering radars. Unfortunately, measurements of ionosondes and incoherent backscattering radars are infrequent in time and space. Therefore, theoretical and empirical models are developed for global maps. The most featured empirical model for modelling the ionosphere is International Reference Ionosphere (IRI). This model has been updated under the name of IRI-Plas covering plasmasphere, as well. Using this model, it is possible to model, investigate and predict the ionospheric parameters with higher accuracy. In this research, regional and global foF2, hmF2, TEC maps are generated by using IRI-Plas model and W index maps which determines the severity of the disturbance at the ionosphere, is created with GIM TEC data. These maps are put into service as a space weather service for user-specified date, time period and geographical region at www.ionolab.org. IRI-Plas printouts, foF2 and hmF2 data are subjected to optimization by Non-linear Least Squares method. This method is named as IRI-Plas-Opt. IRI-Plas-Opt software, which is as accurate as virtual ionosonde in obtaining ionospheric parameters, is adapted for regional and global parametric distribution. Optimization algorithm is worked on mapping the critic parameters of the ionosphere globally by being applied to all grid points of GIM data. Thus, it will be possible to obtain and monitor the parameters of the ionosphere even in geographical regions where there are not any ionosondes and GPS receivers.