Global ionospheric models in three dimensions from GPS measurements: Numerical simulation

Resumen

Gracias a las observaciones GPS en doble – frecuencia de receptores distribuidos uniformemente sobre la superficie terrestre es posible hacer un análisis de la ionosfera como puede verse en los trabajos de Mannucci A. et al., 1993; Beutler G., 1995 y Brunini C. et al., 1997 entre otros.
Este análisis consiste básicamente en el modelado de las variaciones del contenido total de electrones en función de 2 coordenadas que bien pueden ser la latitud y la longitud en un sistema sol fijo. Estos modelos asumen que la ionosfera puede representarse por una capa esférica de espesor despreciable, situada a una determinada altura (entre los 300 y 400 km), donde se concentra la totalidad de los electrones libres. Para modelar la distribución espacial de la concentración total de electrones en la delgada capa, se han utilizado series de Taylor en dos dimensiones o armónicos esféricos entre otros.
En abril de 1995, gracias al lanzamiento de la misión GPS-MET, se pudo hacer realidad la obtención de observaciones GPS desde un receptor en el espacio. GPS-MET es un experimento dirigido por el UCAR (University Corporation of Atmospheric Research), cuyo objetivo es el sondeo de la atmósfera terrestre mediante observaciones GPS colectadas por un receptor de alto rendimiento situado a bordo del satélite MicroLab I (MLI). Este satélite describe una órbita circular a 730 km de altura (LEO=Low Elevation Orbit), con una inclinación de 60°. Las observaciones colectadas por este receptor están disponibles vía ftp en una base de datos administrada por el UCAR.
Este satélite de baja altura con receptor GPS de doble frecuencia nos brinda la posibilidad de contar con señales GPS que atraviesan la ionosfera a diferentes alturas.
Este trabajo no apunta a discutir un modelo ionosférico en sí mismo, sino más bien a analizar las posibilidades de utilizar mediciones GPS para extraer información sobre el comportamiento vertical de la densidad electrónica, basadas en un modelo medio y global.
En este trabajo emplearemos simulaciones numéricas con el objetivo de analizar si las observaciones del Microlab I son suficientemente sensibles a las variaciones en altura de la ionosfera. Afortunadamente y pese a la limitación en la geometría del problema, ya que sólo contamos con un satélite de órbita fija, se concluye que el receptor espacial nos brinda información fundamental para el modelado en altura de la densidad de electrones.