Пространственно-корреляционный анализ данных полного электронного содержания на примере Европейского региона

Методы геостатистики широко применяются в различных областях науки для оценок пространственной структуры исследуемых объектов. Для ионосферных исследований важной характеристикой является полное электронное содержание (TEC), которое используется для во многих научных и прикладных задачах. Для описания пространственной изменчивости ТЕС применяются глобальные и региональные ионосферные карты, получаемые на основе данных приема сигналов глобальных спутниковых навигационных систем (GNSS). При этом при построении последних важную роль играет знание характерных пространственных коррелиционных масштабов в ионосфере. В данной работе проведено исследование таких масштабов на примере европейского региона с помощью оценки эмпирических вариограмм для поля вертикального TEC. В качестве исходных данных брались измерения с европейской сети EUREF (более 300 станций). С использованием оригинального алгоритма, использующего в своей работе исключительно двухчастотные фазовые наблюдения GNSS и не требующего оценки дифференциальных кодовых задержек аппаратуры спутников и приемников, для каждой из станций производилась оценка вертикального TEC с шагом 15 минут. Эти данные использовались при оценке вариограмм. При этом, чтобы удовлетворить условию стационарности по пространству, из наблюдаемых данных TEC должен быть удален регулярный тренд. В работе для этого использовалось два подхода. Первый заключался в апроксимации тренда TEC билинейной или биквадратичной функцией широты и долготы, второй – в оценке тренда на основе глобальных ионосферных карт. При этом использовались как карты UQRG, обладающие требуемым временным разрешением, так и карты, полученные на основе оригинальной процедуры MosGIM2.
В работе представлены оценки радиуса корреляции в ионосфере в европейском регионе и его изменчивость в спокойных и возмущенных условиях. Такие оценки могут найти применения в процедурах коррекции и адаптации эмпирических моделей ионосферы.