Tusaga-aktif istasyonları kullanılarak iyonosferik parıldama indeksi ile uzay iklim koşulları arasındaki ilişkinin incelenmesi
Investigation of the relationship between ionospheric scintillation index and space weather conditions by using cors-tr stations
Yazar: YUNUS ARPACI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA ULUKAVAK
Harran Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Harita Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Jeodezi ve Fotogrametri = Geodesy and Photogrammetry
Dizin: GPS = Global Positioning System

Özet:
Dünya üzerindeki Küresel Seyrüsefer ve Uydu Sistemleri (GNSS) istasyonlarında toplanan GPS uydularına ait sinyaller Dünya'ya ulaşırken atmosfer tabakasının farklı katmanlarından geçmektedir. Bu katmanlardan biri olan iyonosfer, elektromanyetik dalgaların iletilmesi için ihtiyaç duyulan pozitif ve negatif yüklü iyonların bünyesinde serbest bir şekilde dolaştığı katmandır. İyonosfer, Dünya'nın üst atmosferinin yaklaşık 70 ile 1000 km aralığında yer alan kısmen iyonize (plazma) bölgesidir. İyonosfer katmanı genellikle değişkendir ve güneş patlamaları-manyetosfer-iyonosferik etkileşimlerden dolayı bünyesindeki elektron yoğunluğunda düzensizlikler oluşur. Bu düzensizliklerin boyutları birkaç metre ile kilometreye kadar değişmekle birlikte uzay ikliminin bilinen en eski etkilerinden biri olan iyonosferik parıldamaları da oluştururlar. Bu tür hızlı gerçekleşen elektron yoğunluğu düzensizlikleri sonucu oluşan parıldamalar literatürde auroral ışıltılar olarak da bilinirler ve iyonlaşma yoğunluklarındaki düzensizliklerden kaynaklanan bu parıldamalar, sinyallerin faz ve genliklerinde hızlı bir değişime sebep olur. Bu sebeple iyonosferik parıldamalar, elektromanyetik sinyallerin iyonosferde düzensiz yayılmasına neden olur. S4 indisi olarak bilinen genlik parıldaması, kaydedilen sinyal gücünün standart sapmasının, ortalama sinyal gücüyle normalizasyonuna denilmektedir. Bu nedenle çalışmalarda, iyonosferik parıldamanın GNSS sinyalleri üzerindeki etkilerinin bir alıcı vasıtasıyla belirlenmesi daha çok tercih edilmektedir. Bu çalışmada, TUSAGA-Aktif istasyonlarına ait 01.01.2016 ve 30.06.2019 tarihleri arasındaki GPS gözlemleri kullanılmıştır. Çalışma kapsamında; ANTL, TRBN, GEME, HEND ve SURF istasyonlarından elde edilen S4 değişimleri değerlendirilmiştir. Orta-enlem bölgesinde yer alan TUSAGA-Aktif istasyonlarına ait GPS gözlemlerinden elde edilen S4 değişimleri ile uzay iklim koşulu indisleri (Kp, Dst ve NP) arasındaki ilişki araştırılmıştır. İstasyonlardan elde edilen S4 değişimleri k-sigma metodu ile kaba hatalı ölçülerden ayıklanmıştır. Analiz sonuçları incelendiğinde, uzay iklim koşullarının aktif olduğu zamanlarda özellikle jeomanyetik aktivite indisi olan Dst değişimleri ile S4 anomalileri arasında daha fazla benzerlik olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
The signals of GPS satellites recorded at Global Navigation and Satellite Systems (GNSS) stations on Earth pass through different layers of the atmosphere layer while reaching the Earth. One of these layers, the ionosphere in which the positively and negatively charged ions needed for the transmission of electromagnetic waves circulate freely. The ionosphere is the partially ionized (plasma) region of the Earth's upper atmosphere, located about 70 to 1000 km apart. The ionosphere layer is generally variable and irregularities occur in the electron density within its body due to solar flares-magnetosphere-ionospheric interactions. Although these irregularities vary in size of a few meters to kilometers, they also produce ionospheric scintillation, one of the oldest known effects of space weather. Scintillation that occur as a result of such rapid electron density irregularities are also known as auroral scintillation in the literature, and these scintillation caused by irregularities in ionization densities cause a rapid change in the phase and amplitude of the signals. Therefore, ionospheric scintillation cause electromagnetic signals to propagate unevenly in the ionosphere. The amplitude scintillation, known as the S4 index, is the normalization of the standard deviation of the recorded signal power with the average signal strength. Therefore, in studies, it is more preferred to determine the effects of ionospheric luminescence on GNSS signals by means of a receiver. In this study, GPS observations of TUSAGA-Active stations between 01.01.2016 and 30.06.2019 were used. Scope of work; S4 variations obtained from ANTL, TRBN, GEME, HEND and SURF stations were evaluated. The relationship between S4 variations obtained from GPS observations of TUSAGA-Active stations located in the mid-latitude region and space weather condition indices (Kp, Dst and NP) was investigated. The S4 variations obtained from the stations were extracted from the coarse errors by the k-sigma method. When the results of the analysis were examined, it was determined that there was more similarity between Dst changes, which is the geomagnetic activity index, and S4 anomalies, especially when space weather conditions were active.