 | Borries C. Untersuchungen zu Signaturen planetarischer Wellen in der Ionosphare: Diss. … Dr. rer. nat. / Deutsches Zentrum fur Luft- und Raumfahrt Institut fur Kommunikation und Navigation, Neustrelitz. - Koln: DLR, 2010. - IX, 138, [19] S.: Ill. - (Forschungsbericht; 2013-23). - Res. auch engl. - Literaturverz.: S.123-135.- ISSN 1434-8454 А
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1. Einleitung ................................................... 1
1.1 Gegenstand der Arbeit ................................... 1
1.2 Zielstellung der vorliegenden Arbeit .................... 3
2 Das System lonosphäre-Thermosphäre ........................... 5
2.1 Einleitung .............................................. 5
2.2 Die Ionosphäre .......................................... 7
2.2.1 Entstehung und Aufbau ............................ 7
2.2.2 Radiowellenausbreitung in der Ionosphäre ......... 8
2.2.3 Der Einfluss des geomagnetischen Feldes .......... 9
2.2.4 Einfluss der thermosphärischen Dynamik .......... 10
2.3 Die Thermosphäre ....................................... 11
2.3.1 Struktur der Thermosphäre ....................... 11
2.3.2 Die thermosphärische Dynamik .................... 11
2.3.3 Atmosphärische Wellen ........................... 14
2.4 Kopplungsprozesse ...................................... 16
2.4.1 Prozesse mit solarem Ursprung ................... 18
2.4.2 Interne Kopplung ................................ 19
2.4.3 Kopplung zur unteren und mittleren Atmosphäre ... 20
3 Planetarische Wellen ........................................ 23
3.1 Physik planetarischer Wellen ........................... 23
3.2 Planetarische Wellen in der Stratosphäre ............... 25
3.3 Planetarische Wellen in der Mesosphäre und unteren
Thermosphäre ........................................... 28
3.4 Signaturen planetarischer Wellen in der Ionosphäre ..... 29
3.5 Die Bedingungen für die Ausbreitung planetarischer
Wellen in der Thermosphäre ............................. 30
4 Datengrundlage .............................................. 33
4.1 Transionosphärische Radiolinkmessungen ................. 33
4.2 Globale Navigationssatellitensysteme (GNSS) ............ 34
4.3 TEC Berechnung aus GNSS Messungen ...................... 35
4.4 TEC-Karten Erstellung .................................. 36
4.5 Vergleich verschiedener TEC-Karten ..................... 38
5 Analysemethoden ............................................. 43
5.1 Fourieranalyse ......................................... 43
5.1.1 Fourierspektrum ................................. 43
5.1.2 Korrelation und Kreuzspektrum ................... 45
5.1.3 Amplitudenmodulation ............................ 46
5.1.4 Kurzzeit-Fourieranalyse ......................... 46
5.1.5 Beschränkungen der diskreten
Fourieranalyse .................................. 48
5.2 Waveletanalyse ......................................... 48
5.2.1 Kontinuierliche Wavelettransformation ........... 49
5.2.2 Kreuzwaveletanalyse und Waveletkohärenz ......... 52
5.2.3 Inverse Wavelettransformation ................... 52
5.2.4 Analogien und Unterschiede zur Kurzzeit-
Fourieranalyse .................................. 53
5.3 Frequenz-Wellenzahl-Analyse ............................ 54
6 TEC-Variationen mit solarem Ursprung ........................ 57
6.1 Einleitung ............................................. 57
6.2 Parameter zur Beschreibung des solaren Einflusses ...... 57
6.3 Korrelation zwischen TEC und solaren Parametern ........ 63
6.4 Abschätzung und Filterung der solaren Einwirkung ....... 66
6.5 Zusammenfassung und Diskussion ......................... 71
7 Charakteristische Eigenschaften der Signaturen
planetarischer Wellen in der Ionosphäre ..................... 73
7.1 Einleitung ............................................. 73
7.2 Eigenschaften der Signaturen planetarischer Wellen in
den mittleren Breiten .................................. 74
7.3 Die Breitenabhängigkeit der Signaturen
planetarischer Wellen .................................. 81
7.4 Diskussion des Einflusses des geomagnetischen Feldes ... 84
7.5 Zusammenfassung und Diskussion ......................... 87
8 Potentielle Zusammenhänge zu stratosphärischen
planetarischen Wellen ....................................... 91
8.1 Einleitung ............................................. 91
8.2 Gleichzeitige Aktivitäten in der Stratosphäre
und Ionosphäre ......................................... 91
8.3 Resultate nichtlinearer Interaktion .................... 95
8.4 Modulierung atmosphärischer Schwerewellen ............. 101
8.5 Zusammenfassung und Diskussion ........................ 110
9 Zusammenfassung und Ausblick ............................... 115
Abbildungsverzeichnis ......................................... 119
Inhaltsverzeichnis ............................................. IX
Literaturverzeichnis .......................................... 123
Danksagung .................................................... 137
A. FK-Spektren von Stratosphärendaten ........................... A
B. Analysen der IGS-TEC-Karten .................................. G
B.1. TEC-Variationen mit solarem Ursprung .................... G
B.2. Charakteristische Eigenschaften der Signaturen
planetarischer Wellen in der Ionosphäre ................. J
B.3. Potentielle Zusammenhänge zu stratosphärischen
planetarischen Wellen ................................... O
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