مطالعه تغییرات پارامترهای یونسفری ناشی از تعاملات تروپسفر- یونسفر با استفاده از روش های ژئودزی فضایی
تهران
۸۸ص.
مهدی علیزاده الیزئی
کارشناسی ارشد
صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
۱۳۹۹
ژئودزی
اتمسفر زمین بر اساس بار الکتریکی ذر ات به دو بخش تروپسفر و یونسفر تقسیم می شود. در گذشته لایه های اتمسفر کاملا جدا از هم و بدون اثر بر روی یکدیگر در نظر گرفته می شدند، ولی مطالعات چند دهه قبل نشان داده است که لایه های اتمسفر بر روی یکدیگر تٲثیر می گذارند، برای مثال پدیدهصهای هواشناسی منجر به تولید امواج اتمسفری (امواج جاذبه، امواج صوتی و امواج ریلی) می شوند که بر روی لایه یونسفر اثر می گذارند. جابه جایی سریع کف اقیانوس در هنگام زمین لرزه های بزرگ منجر به انتشار امواج سونامی در سطح آب دریا و سپس امواج جاذبه در اتمسفر می گردد. امواج جاذبه نوسانات شناوری هستند که به صورت مایل در اتمسفر منتشر می شوند و انتشار آن ها تحت تٲثیر نیروی جاذبه زمین است. امواج جاذبه پس از گذر از لایه تروپسفر وارد لایه یونسفر می شوند. آن ها علاوه بر انتقال انرژی به لایه یونسـفر باعث ایجاد تغییرات قابل توج ه در پارامتر های یونسـفری می شـوند. اغتشاشات یونسـفری سبب کاهش دق ت اندازه گیری با سیستم تعیین موقعی ت جهانی میشوند. لذا مطالعه تعامل تروپسفر و یونسفر ضرورت دارد. در این پایان نامه اثر امواج جاذبه بر لایه یونسفر بررسی شده است؛ بدین منظور، از اندازه گیری های دو فرکانسه سیستم تعیین موقعی ت جهانی و یونوسند برای تعیین مد ت زمان و میزان اثر اغتشاشات یونسفری در پاسخ به سونامی ناشی از زمینصلرزه 11 مارس 1102 شهر هانشو ژاپن استفاده شده است. دامنه اغتشاشات یونسفری و مقادیر ITOR در مد ت زمان انتشار امواج جاذبه در روز 11 مارس سال 1102 نسبت به مد ت مشابه در روز 01 و 21 مارس سال 1102 به طور قابل توج هی بیشتر بوده است. همچنین فرکانس بحرانی لایه 2F نیز اغتشاشات واضحی را نشان می دهد که با مشاهدات سیستم تعیین موقعی ت جهانی سازگار می باشد. علاوه بر این، امواج جاذبه و امواج سونامی دارای خصوصیات انتشار مشابهی هستند و امواج جاذبه به طور مایل در اتمسفر منتشر می شوند. از آن-جایی که امواج جاذبه در لایه یونسفر نسبت به امواج سونامی در سطح دریا سریع تر آشکار می شوند، با استفاده از روشهای نزدیک به آنی می توان وقوع سونامی را به کمک مشاهدات سیستم تعیین موقعی ت جهانی زودتر از ایستگاههای دارت و تایدگیج هشدار داد. جهت تحقیق درباره تغییرات مکانی چگالی الکترونی یونسفر از پروفیلهای چگالی الکترونی یونسفری ماهوارههای اختفای رادیویی برای دو بازه مرجع و کنترل استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که چگالی الکترونی یونسفر تا ارتفاع 272 کیلومتری به طور پیوسته کاهش یافته که کمترین مقدار آن 501 3mc/leٲ76/2 در ارتفاع 222 کیلومتری بوده است و افزایش آن از ارتفاع 272 تا 057 کیلومتری ادامه داشته که بیشترین مقدار آن برابر 501 3mc/leٲ67/3 در ارتفاع 553 کیلومتری بوده است.
Based on the electric charge, the atmosphere of Earth can be divided into two major layers, i.e., neutral atmosphere and ionosphere. In the past, atmospheric layers were considered completely separate with no effect on each other. But recent studies have shown that the layers of the atmosphere affect each other. In this study, the effect of gravity waves on the ionosphere was determined. Gravity wave are buoyancy oscillations that can propagate both horizontally and vertically and their propagation is under gravity force of the Earth. Gravity waves pierce the ionosphere layer after passing through the troposphere layer. In addition to transferring energy to the ionosphere, they cause significant changes in ionospheric parameters. Ionospheric disturbances cause severe problems in GPS measurements. Therefore, study of vertical coupling between troposphere and ionosphere is essential. The rapid displacement of the ocean floor during large ocean earthquakes causes the propagation of tsunami waves on the surface of the ocean and gravity waves in the atmosphere. In this thesis, double-frequency measurements of the GPS and ionosonde data were used to determine the duration and effect of ionospheric disturbances and irregularities in response to the tsunami induced by the 11 March 2011 Honshu earthquake. The amplitude of ionospheric perturbations and ROTI values during the time of gravity waves propagation on March 11, 2011, were significantly higher than the same period on March 10 and 12, 2011. The critical frequency of the F2 layer from ionosonde data also showed clear disturbances that were consistent with GPS observations. Therefore, due to the earlier detection of gravity waves than tsunami waves using near-real-time methods, tsunamis can be alerted earlier than dart and tide gauge stations using GPS observations. Furthermore, gravity waves and tsunami waves have similar propagation properties, so gravity waves can be used for tsunami warning. To further investigate the spatial variation in ionospheric electron density )IED(, ionospheric electron density profiles of radio obscuration satellites have been used for both reference and observation periods. The reduction in IED started from 200km and continued up to 272km altitude, and the maximum reduction was 2.68105ٲ el/cm3 that has happened in the 222 km altitude. The IED increased up to 767 km altitude continuously such that the maximum increase was 3.77105ٲ el/cm3 in 355 km altitude. Keywords: ionosphere layer, gravity waves, tsunami waves, ionospheric disturbances, radio occultation, coupling troposphere and ionosphere