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Validation of plasmasphere electron density reconstructions derived from data on board CHAMP by IMAGE/RPI data

Gerzen, Tatjana und Feltens, J. und Jakowski, N. und Galkin, I. und Denton, R. und Reinisch, B.W. und Zandbergen, R. (2014) Validation of plasmasphere electron density reconstructions derived from data on board CHAMP by IMAGE/RPI data. Advances in Space Research. Elsevier. doi: 10.1016/j.asr.2014.08.005. ISSN 0273-1177.

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Offizielle URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0273117714005018

Kurzfassung

Plasmaspheric electron content is, beyond the ionosphere as major source, a significant contributor to the overall TEC budget affecting GNSS signals. The plasmasphere can induce half or more of the GNSS range errors caused by atmospheric electrical charges, in particular at nighttime. At DLR Neustrelitz, Germany, GPS measurements recorded onboard the LEO satellite CHAMP were used to reconstruct the topside electron density distribution (ionosphere & plasmasphere) up to GPS altitude, applying a model-based assimilation technique. In this paper, the potential of these CHAMP topside reconstructions for analyzing space weather related changes in the geo-plasma is investigated. For this purpose, comparisons are made between the CHAMP reconstructed profiles and electron densities derived from passive radio wave observations by the IMAGE RPI instrument for years 2001 till 2005. The comparison results indicate that an improvement, compared to the electron density of a background model, can be achieved by CHAMP data assimilation. The improvement is especially visible in the L-shell region below 3, which contributes notably to the GNSS signal delays. However, for the region around the plasmapause, systematical electron density underestimations of the background model w.r.t. the IMAGE data are detected. The rather limited CHAMP data coverage and the degraded observation geometry at these high altitudes seem to be not sufficient for complete compensation of this underestimation during the assimilation procedure. The results presented in this paper demonstrate the strengths of LEO TEC data assimilation, but at the same time illustrate the necessity to improve the modelling of the plasmasphere region above 4 ER L-shell distances. Furthermore, they reveal the need of additional data to establish an appropriate data base for the modelling of the complete plasmasphere.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/90281/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Validation of plasmasphere electron density reconstructions derived from data on board CHAMP by IMAGE/RPI data
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Gerzen, TatjanaTatjana.Gerzen (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Feltens, J.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jakowski, N.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Galkin, I.Center for Atmospheric Research, LowellNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Denton, R.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Reinisch, B.W.University of Massachusetts, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zandbergen, R.ESOCNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:August 2014
Erschienen in:Advances in Space Research
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1016/j.asr.2014.08.005
Verlag:Elsevier
ISSN:0273-1177
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Plasmasphere, Ionosphere, Reconstruction, Data Assimilation, LEO, CHAMP, IMAGE, Validation
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Kommunikation und Navigation
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R KN - Kommunikation und Navigation
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Vorhaben Ionosphäre (alt)
Standort: Neustrelitz
Institute & Einrichtungen:Institut für Kommunikation und Navigation > Navigation
Hinterlegt von: Gerzen, Tatjana
Hinterlegt am:18 Aug 2014 09:45
Letzte Änderung:29 Nov 2023 08:32

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