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Comparing different assimilation techniques for the ionospheric F2 layer reconstruction

Gerzen, Tatjana und Minkwitz, David und Schlüter, Stefan (2015) Comparing different assimilation techniques for the ionospheric F2 layer reconstruction. Journal of Geophysical Research: Space Physics, 120, Seiten 6901-6913. Wiley. doi: 10.1002/2015JA021067. ISSN 2169-9380.

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Offizielle URL: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2015JA021067/pdf

Kurzfassung

From the applications perspective the electron density is the major determining parameter of the ionosphere due to its strong impact on the radio signal propagation. As the most ionized ionospheric region, the F2 layer has the most pronounced effect on transionospheric radio wave propagation. The maximum electron density of the F2 layer, NmF2, and its height, hmF2, are of particular interest for radio communication applications as well as for characterizing the ionosphere. Since these ionospheric key parameters decisively shape the vertical electron density profiles, the precise calculation of them is of crucial importance for an accurate 3-D electron density reconstruction. The vertical sounding by ionosondes provides the most reliable source of F2 peak measurements. Within this paper, we compare the following data assimilation methods incorporating ionosonde measurements into a background model: Optimal Interpolation (OI), OI with time forecast (OI FC), the Successive Correction Method (SCM), and a modified SCM (MSCM) working with a daytime-dependent measurement error variance. These approaches are validated with the measurements of nine ionosonde stations for two periods covering quiet and disturbed ionospheric conditions. In particular, for the quiet period, we show that MSCM outperforms the other assimilation methods and allows an accuracy gain up to 75% for NmF2 and 37% for hmF2 compared to the background model. For the disturbed period, OI FC reveals the most promising results with improvements up to 79% for NmF2 and 50% for hmF2 compared to the background and up to 42% for NmF2 and 16% for hmF2 compared to OI.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/96819/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Comparing different assimilation techniques for the ionospheric F2 layer reconstruction
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Gerzen, TatjanaTatjana.Gerzen (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Minkwitz, Daviddavid.minkwitz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schlüter, StefanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2015
Erschienen in:Journal of Geophysical Research: Space Physics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:120
DOI:10.1002/2015JA021067
Seitenbereich:Seiten 6901-6913
Verlag:Wiley
ISSN:2169-9380
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Data assimilation, Ionospheric F2 layer characteristics, Kalman Filter, Optimal Interpolation, SCM, Reconstruction, Ionosphere
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
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:09 Okt 2015 13:07
Letzte Änderung:06 Nov 2023 09:42

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