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Haixia Lyu defiende su tesis sobre contribuciones al modelado ionosférico con GNSS en la función de mapeo, la tomografía y las características del contenido electrónico polar

Haixia Lyu defendió telemáticamente su tesis dirigida por el Profesor Manuel Hernández-Pajares el 17 de noviembre 2020, titulada "Contribuciones al modelado ionosférico con GNSS en la función de mapeo, la tomografía y las características del contenido electrónico polar". La tesis se centra en determinar la distribución vertical del contenido de electrones con resolución baja y alta a partir de datos de los sistemas de posicionamiento global, GNSS (como el americano GPS) tomadas desde receptores terrestres ya bordo de satélites de órbita baja, y mejorar el conocimiento de la climatología de la ionosfera en las regiones polares y de latitud media norte
Haixia Lyu defiende su tesis sobre contribuciones al modelado ionosférico con GNSS en la función de mapeo, la tomografía y las características del contenido electrónico polar
Mapas de contenido electrónico total vertical (VTEC) y de fracción de contenido electrónico superior (más 1) para latitudes mayores que 45 °, a las 1745 del día 041 del año 2003 a partir del mapas ionosféricos globales UQRG proporcionados por el grupo de investigación UPC-iones al Servicio GNSS Internacional (IGS). La estrella roja representa el polo magnético boreal.

Esta disertación está centrada en determinar la distribución vertical del contenido de electrones en resolución vertical baja y alta a partir de medidas GNSS terrestres y a bordo de satélites de órbita baja (LEO), además de utilizar medidas GNSS desde buques y medidas DORIS, además de mejorar el conocimiento de la climatología de la ionosfera en las regiones polares y en latitudes medias del hemisferio norte. Las contribuciones se pueden resumir en los siguientes cuatro aspectos:

La primera contribución consiste en proponer un nuevo concepto de función de mapeo ionosférico: la función de mapeo ionosférico de Barcelona (BIMF), con el fin de mejorar la precisión de conversión de STEC (contenido total de electrones inclinado) a partir de cualquier modelo de VTEC (contenido total de electrones vertical). BIMF se basa en el modelado climático de la fracción VTEC en la segunda capa - µ2, que es el subproducto de UQRG generado por UPC. La primera implementación de BIMF es BIMF-nml para las latitudes medias del hemisferio norte. µ2 se modela en función del dia y la hora local. Desde la perspectiva del usuario, BIMF es la combinación lineal de µ2 y la función de mapeo ionosférico estándar, y solo necesita 41 coeficientes constantes, lo que hace que BIMF sea facilmente aplicable. Su buen comportamiento se demostró en la evaluación dSTEC para diferentes IGS GIM: UQRG, CODG y JPLG.

La segunda contribución se centró en confas bases de datos para estudiar la morfología y climatología de los fenómenos ionosféricos polares. Los resultados de agrupamiento no supervisados de la distribución normalizada de VTEC muestran que los TOI y los parches en los casquetes polares exhiben una dependencia anual, es decir, la mayoría de los TOI y parches ocurren en el invierno del Hemisferio Norte y el verano del Hemisferio Sur.

La tercera contribución ha consistido en proponer un método híbrido: AVHIRO (el modelo híbrido Abel-VaryChap a partir de datos de RO incompletos en la parte superior), para resolver un problema de rango deficiente en la recuperación de la densidad electrónica con el modelo de Abel. Este trabajo está motivado por el futuro sistema polar EUMETSAT de segunda generación, que proporciona datos truncados de RO ionosférica, sólo por debajo de las alturas de impacto de 500 km, con el fin de garantizar una recopilación completa de medidas de la parte neutra. AVHIRO aprovecha un modelo Linear Vary-Chap, donde la altura de la escala aumenta linealmente con la altitud por encima del pico de la capa F2, y utiliza la búsqueda Powell para resolver las densidades completas de electrones, el término de ambigüedad y cuatro parámetros del modelo Vary-Chap simultáneamente, teniendo en cuenta las interacciones no lineales entre los parámetros desconocidos.

La cuarta contribución es aprovechar la geometría aportada por la combinación de datos GPS DORIS, Galileo en tierra, LEO-POD y en barco, e incorporar las mediciones de la fase de la portadora de doble frecuencia de múltiples fuentes en el modelo tomográfico para mejorar la precisión de estimación del GIM VTEC. El impacto de agregar cada tipo de mediciones, que son datos de Galileo, datos de GPS basados en embarcaciones, datos de GPS DORIS y LEO-POD, a datos de GPS terrestres en productos GIM se examina de acuerdo con dos criterios de evaluación complementarios, comparación con VTEC[JASON3] y con dSTEC[GPS]. Este estudio demuestra el mejor rendimiento esperado del GIM por la nueva ingesta de datos en el modelo tomográfico, que es un exitoso paso adelante desde la concepción hasta la validación experimental inicial.

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