Li, Zhiyao und Zhong, Jiahao und Wang, Ningbo und Hao, Yongqiang und Wan, Xin und Jakowski, Norbert und Hoque, Mohammed Mainul und Liu, Ang und Li, Zishen und Liu, Runqing und Nykiel, Grzegorz (2025) Ionospheric gradient estimation using ground-based GEO observations for monitoring multi-scale ionospheric dynamics. Satellite Navigation, 6 (30). Springer Nature. doi: 10.1186/s43020-025-00187-4. ISSN 2662-9291.
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Offizielle URL: https://link.springer.com/article/10.1186/s43020-025-00187-4
Kurzfassung
High-resolution and real-time monitoring of ionospheric dynamics is important for space weather research and satellite-based communication and navigation. However, the existing observational frameworks often face trade-offs between spatial coverage, temporal continuity, and resolution. This study presents a novel fixed-geometry observation framework, which utilizes the ionospheric gradients derived from a network of Geostationary Earth Orbit (GEO) satellites and ground-based Global Navigation Satellite System (GNSS) receivers. The stationary geometry between GEO satellites and ground receivers enables the formation of dense, fixed Ionospheric Pierce Points (IPPs), and geometry-invariant inter-IPP baselines, which serve as fundamental sensing units. Leveraging this configuration, the proposed framework produces high-resolution ionospheric Total Electron Content (TEC) gradient fields (spatially < 0.25°, temporally 30 s), without requiring satellite motion corrections. This enables multi-scale analysis of ionospheric disturbances in real time. Case studies demonstrate the framework can resolve sub-minute electron density variations during the diurnal development of Equatorial Ionization Anomalies (EIA), track the evolution of plasma irregularities associated with Equatorial Plasma Bubbles (EPBs), and characterize the propagation of Large-scale Traveling Ionospheric Disturbances (LSTIDs). The GEO-based framework provides a geometry-consistent and scalable tool that bridges the gap between sparse satellite observations and high-resolution ionospheric diagnostics, which is significant for both scientific investigation and operational space weather monitoring.
| elib-URL des Eintrags: | https://elib.dlr.de/220993/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Dokumentart: | Zeitschriftenbeitrag | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Titel: | Ionospheric gradient estimation using ground-based GEO observations for monitoring multi-scale ionospheric dynamics | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Autoren: |
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| Datum: | Dezember 2025 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Erschienen in: | Satellite Navigation | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Referierte Publikation: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Open Access: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Gold Open Access: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In SCOPUS: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In ISI Web of Science: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Band: | 6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DOI: | 10.1186/s43020-025-00187-4 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Herausgeber: |
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| Verlag: | Springer Nature | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ISSN: | 2662-9291 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Status: | veröffentlicht | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Stichwörter: | Ionosphere, total electron content, horizontal gradients, geostationary satellites | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 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: | Jakowski, Dr.rer.nat. Norbert | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Hinterlegt am: | 18 Dez 2025 14:43 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Letzte Änderung: | 18 Dez 2025 14:43 |
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