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Intercalibration of the Plasma Density Measurements in Earth's Topside Ionosphere

Smirnov, Artem und Shprits, Yuri und Zhelavskaya, Irina und Lühr, Hermann und Xiong, Chao und Goss, Andreas und Prol, Fabricio S. und Schmidt, Michael und Hoque, Mainul und Pedatella, Nicholas und Szabó-Roberts, Mátyás (2021) Intercalibration of the Plasma Density Measurements in Earth's Topside Ionosphere. Journal of Geophysical Research: Space Physics. Wiley. doi: 10.1029/2021JA029334. ISSN 2169-9380.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
3MB

Offizielle URL: https://doi. org/10.1029/2021JA029334

Kurzfassung

Over the last 20 years, a large number of instruments have provided plasma density measurements in Earth's topside ionosphere. To utilize all of the collected observations for empirical modeling, it is necessary to ensure that they do not exhibit systematic differences and are adjusted to the same reference frame. In this study, we compare satellite plasma density observations from Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE), Constellation Observing System for Meteorology, Ionosphere, and Climate (COSMIC), CHAllenging Minisatellite Payload (CHAMP), Swarm, and Communications/Navigation Outage Forecasting System (C/NOFS) missions. Electron densities retrieved from GRACE K-Band Ranging (KBR) system, previously shown to be in excellent agreement with incoherent scatter radar (ISR) measurements, are used as a reference. We find that COSMIC radio occultation (RO) densities are highly consistent with GRACE-KBR observations showing a mean relative difference of < E 2%, and therefore no calibration factors between them are necessary. We utilize the outstanding three-dimensional coverage of the topside ionosphere by the COSMIC mission to perform conjunction analysis with in situ density observations from CHAMP, C/NOFS, and Swarm missions. CHAMP measurements are lower than COSMIC by E ∼11%. Swarm densities are generally lower at daytime and higher at nighttime compared to COSMIC. C/NOFS ion densities agree well with COSMIC, with a relative bias of E ∼7%. The resulting cross-calibration factors, derived from the probability distribution functions, help to eliminate the systematic leveling differences between the data sets, and allow using these data jointly in a large number of ionospheric applications.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/148772/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Intercalibration of the Plasma Density Measurements in Earth's Topside Ionosphere
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Smirnov, Artem'Artem Smirnov' <arsmirnov95 (at) gmail.com>https://orcid.org/0000-0003-3689-4336NICHT SPEZIFIZIERT
Shprits, Yuriyuri.shprits (at) gfz-potsdam.dehttps://orcid.org/0000-0002-9625-0834NICHT SPEZIFIZIERT
Zhelavskaya, IrinaZhelavskaya Ira <irina.zhelavskaya (at) gmail.com>https://orcid.org/0000-0002-7029-5372NICHT SPEZIFIZIERT
Lühr, Hermannhluehr (at) gfz-potsdam.dehttps://orcid.org/0000-0002-1599-6758NICHT SPEZIFIZIERT
Xiong, Chaoxiongchao (at) whu.edu.cnhttps://orcid.org/0000-0002-7518-9368NICHT SPEZIFIZIERT
Goss, Andreasandreas.goss (at) tum.dehttps://orcid.org/0000-0001-6780-268XNICHT SPEZIFIZIERT
Prol, Fabricio S.fabricioprol (at) hotmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-7206-1705NICHT SPEZIFIZIERT
Schmidt, Michaelmg.schmidt (at) tum.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hoque, Mainulmainul.hoque (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pedatella, Nicholasnickp (at) ucar.eduNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Szabó-Roberts, Mátyásmatszabo (at) gfz-potsdam.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:12 September 2021
Erschienen in:Journal of Geophysical Research: Space Physics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1029/2021JA029334
Verlag:Wiley
ISSN:2169-9380
Status:veröffentlicht
Stichwörter:plasma density, in-situ, Intercalibration factors
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Kommunikation, Navigation, Quantentechnologien
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R KNQ - Kommunikation, Navigation, Quantentechnologie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Ionosphäre
Standort: Neustrelitz
Institute & Einrichtungen:Institut für Solar-Terrestrische Physik > Weltraumwetterbeobachtung
Hinterlegt von: Hoque, Mohammed Mainul
Hinterlegt am:31 Okt 2022 17:58
Letzte Änderung:05 Dez 2023 07:35

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