Farklı veri kaynakları ile iyonosferin incelenmesi

Gezegenler arası uzay havası ve Dünya kaynaklı etkiler nedeniyle iyonosfer tabakasında düzenli ve düzensiz değişimler meydana gelmektedir. İyonosferde meydana gelen değişimler çoğunlukla Düşey Toplam Elektron İçeriği (VTEC) parametresi kullanılarak değerlendirilmektedir. VTEC parametresi birçok veri kaynağından elde edilebilmektedir. Hangi veri kaynağından hangi doğrulukta VTEC verisinin elde edilebildiği ve sonuçlarının birbirleriyle ne seviyede tutarlı olduğunun belirlenmesi, hangi veri kaynağının kullanılmasının yerinde olacağını gösterecek olması açısından önemlidir. Bu amaçla, bu tez kapsamında Küresel İyonosfer Haritaları (GIMs), Radyo Okültasyonu (RO) (COSMIC (F7/C2) — Fengyun 3C (FY3C)), SWARM ve JASON veri kaynaklarından elde edilen VTEC verileri kullanılmıştır. Karşılaştırma işlemi farklı iyonosferik koşullarda ve küresel ölçekte gerçekleştirilmiştir. Değerlendirmeler kısa dönem (günlük) ve uzun dönem (mevsimsel ve yıllık) olarak dikkate alınmıştır. Uzun dönem analiz, 2015-2019 yılları arasındaki 5 yıllık süreci içermektedir. Karşılaştırmalı analizler GIM VTEC verileri referans alınarak gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre; kısa dönem (günlük) sonuçlar dikkate alınarak yapılan değerlendirme sonucunda GIM-VTEC’ten olan farklara ilişkin ortalamaların JASON veri kaynağında 3.14–5.02 TECU seviyesinde olduğu ve bu farkların diğer veri kaynaklarına ait farklardan daha düşük seviyede olduğu belirlenmiştir. GIM-VTEC ile SWARM VTEC farklarına ilişkin ortalamalar ise 4.13–17.39 TECU aralığında olup, SWARM’ın VTEC anlamında en kötü performansa sahip olduğunu göstermiştir. Uzun dönem sonuçlar, GIM VTEC verileri referans alınarak elde edilen Karesel Ortalama Hata (RMSE) değerleri dikkate alınarak incelenmiştir. Yapılan mevsimsel değerlendirmeler sonucunda sonbahar ve yaz dönemlerinde daha iyi sonuçların elde edildiği görülmüştür. Uzun dönem yıllık sonuçlar incelendiğinde ise sakin günlerde aktif günlere göre daha iyi sonuçlar elde edilmiştir. Uzun dönem yıllık sonuçlara ait RMSE ile veri kümeleri arasındaki korelasyon katsayıları incelendiğinde COSMIC RO VTEC değerlerine ait sonuçların GIM VTEC ile daha uyumlu olduğunu göstermiştir. Ayrıca Jeomanyetik fırtınaların, tüm veri kaynaklarının doğruluğunu etkilediği belirlenmiştir. GIM VTEC-SWARM VTEC arasındaki farkların diğer farklara nazaran daha yüksek olması, SWARM uydularının atmosferik ölçüm aralığının VTEC tahmini açısından iyonosferin önemli bir bölümünü içermiyor olmasından kaynaklandığı söylenebilir.

Due to interplanetary space weather and Earth-based effects, regular and irregular changes occur in the ionosphere layer. Changes occurring in the ionosphere are mostly evaluated using the Vertical Total Electron Content (VTEC) parameter. The VTEC parameter can be obtained from many data sources. Determining which data source can be obtained with which accuracy and the level of consistency of the results is important in terms of showing which data source will be appropriate to use. For this purpose, VTEC data obtained from Global Ionospheric Maps (GIMs), Radio Occultation (RO) (COSMIC (F7/C2)—Fengyun 3C (FY3C)), SWARM and JASON data sources were used within the scope of this thesis. The comparison process was carried out under different ionospheric conditions and on a global scale. The evaluations were considered as short-term (daily) and long-term (seasonal and annual). The long-term analysis covers the 5-year period between 2015-2019. Comparative analyses were performed by taking GIM VTEC data as reference. According to the results obtained; as a result of the evaluation made by considering the short-term (daily) results, it was determined that the averages regarding the differences from GIM-VTEC were at the level of 3.14-5.02 TECU in the JASON data source and these differences were lower than the differences belonging to other data sources. The averages regarding the GIM-VTEC and SWARM VTEC differences were in the range of 4.13-17.39 TECU, showing that SWARM had the worst performance in terms of VTEC. Long-term results were examined by taking into account the Root Mean Square Error (RMSE) values obtained by taking GIM VTEC data as reference. As a result of the seasonal evaluations, it was seen that better results were obtained in the autumn and summer periods. When the long-term annual results were examined, better results were obtained on calm days than on active days. When the RMSE of the long-term annual results and the correlation coefficients between the data sets were examined, it was shown that the results belonging to COSMIC RO VTEC values were more compatible with GIM VTEC. It has also been determined that geomagnetic storms affect the accuracy of all data sources. The fact that the differences between GIM VTEC and SWARM VTEC are higher than the other differences can be said to be due to the fact that the atmospheric measurement range of SWARM satellites does not include a significant part of the ionosphere in terms of VTEC estimation.