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정상상황 전리층 경향 분석 및 지진에 의한 전리층 교란검출
Analysis on Normal Ionospheric Trend and Detection of Ionospheric Disturbance by Earthquake 원문보기

한국항행학회논문지 = Journal of advanced navigation technology, v.22 no.2 = no.89, 2018년, pp.49 - 56  

강선호 (서울대학교 기계항공공학부 및 정밀기계설계공동연구소) ,  송준솔 (서울대학교 기계항공공학부 및 정밀기계설계공동연구소) ,  김오종 (서울대학교 기계항공공학부 및 정밀기계설계공동연구소) ,  기창돈 (서울대학교 기계항공공학부 및 정밀기계설계공동연구소)

초록
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지진, 쓰나미 등에 의해 지상에서 생성된 에너지는 대기를 통해 전파되어 전리층 전자밀도를 교란시키므로, 위성신호의 전리층 지연을 이용하면 충격파에 의한 교란을 관측할 수 있다. 전리층의 전자밀도는 지상의 교란원인 이외에도 태양활동, 위도, 계절, 지방시 등 다양한 요인들에 의해 영향을 받는데, 지진 및 쓰나미와 같은 이상상황을 구분하기 위해서는 정상상황에서의 전리층 경향분석이 필요하다. 또한 전리층 교란은 지상의 교란원인으로부터 거리가 멀어질수록 크기가 감소하므로, 원거리 전리층 교란을 효과적으로 검출하기 위한 적절한 기법이 필요하다. 본 논문에서는, 정상상황에서의 전리층 경향분석을 위해 ionosphere exchange(IONEX) 데이터를 이용하여 태양극대기 및 극소기, 위도, 계절 등에 의한 전리층 경향을 분석해보았다. 분석한 정상상황 전리층을 바탕으로 경향성이 제거된 감시값을 설정하고, 전리층 교란의 지속성을 이용한 원거리 교란검출 기법을 설계해 이에 대한 오경보율을 분석하였다. 결과적으로 전리층 지연의 2차 미분 값이 감시값으로 선정되었으며, 오경보율은 1.4e-6수준으로 나타났다. 설계한 기법을 2011 도호쿠 대지진 발생 시 수집된 데이터에 적용하여 교란 검출을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

As the energy generated by earthquake, tsunami, etc. propagates through the air and disturbs the electron density in the ionosphere, the perturbation can be detected by analyzing the ionospheric delay in satellite signal. The electron density in the ionosphere is affected by various factors such as ...

주제어

#Earthquake   #Tsunami   #Ionospheric disturbance   #Total electron content   #GNSS  

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
전리층 오차는 어떤 값에 비례하는가? GNSS (Global Navigation Satellite System) 위성 신호가 위성에서 지상의 기지국까지 이동하는 경로 사이에는 위성 궤도 오차, 위성 시계오차, 수신기 시계오차, 전리층 오차, 대류층 오차, 다중 경로 오차 등 다양한 오차가 포함되어 있다. 이 중에서 전리층 오차는 위성신호가 전리층을 지나는 동안 경로상의 총 전자량(TEC; total electron content)에 비례하므로, 전리층 지연 값을 이용하면 전리층 전자밀도에 대한 추정이 가능하다.
전리층의 전자밀도는 어떤 원인에 의해 영향을 받는가? 전리층의 전자밀도는 태양활동, 위도, 계절, 지방 시 등 다양한 원인에 의해 영향을 받는데, 이러한 요인들은 특별한 상황이 일어나지 않아도 자연적으로 발생하는 전리층의 특성이다. 따라서 지진과 같은 정상상황과의 구별을 위해서는 이러한 정상상황에 대한 전리층 경향성을 분석하여 지진과 같은 이상상황에 의한 전자밀도 변화와 구분할 필요가 있다.
IONEX 데이터를 단독으로 사용할 수 없는 이유는? 1 TECU(TEC unit, 1 TECU는1016e-/m2)이다. IONEX가 전리층 지연 값을 직접적으로 제공하지 않기 때문에 관계식을 통해 TEC를 거리로 환산해주어야 한다[4].
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (9)

  1. C. O. Hines, “Internal atmospheric gravity waves at ionospheric heights,” Canadian Journal of Physics, Vol. 38, No. 11, pp. 1441-1481, 1960. 

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  2. W. R. Peltier, and C. O. Hines. "On the possible detection of tsunamis by a monitoring of the ionosphere," Journal of Geophysical Research, Vol. 81, No. 12, pp. 1995-2000, 1976. 

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  3. N. P. Perevalova, V. A. Sankov, E. I. Astafyeva, and А. S. Zhupityaeva, “Threshold magnitude for ionospheric TEC response to earthquakes,” Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, Vol. 108, No. 9, pp. 77-90, 2014. 

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  4. Y.M.Yang, et al. "Tohoku­Oki earthquake caused major ionospheric disturbances at 450 km altitude over Alaska," Radio Science, Vol. 49, No. 12, pp. 1206-1213, 2014. 

    상세보기 crossref

  5. S. Kang, et al., "Analysis on Ionospheric Trend by Latitude/Season/Solar activity and Ionospheric Disturbances Detection Method," in Proceeding of the 2017 IPNT Conference, Jeju: Korea, pp.426-429, Nov. 2017. 

  6. B. Park, A study on reducing temporal and spatial decorrelation effect in GNSS augmentation system : consideration of the correction message standardization, Ph. D. dissertation, Seoul National University, Seoul, Korea, 2008. 

  7. J. E. Titheridge, “Changes in atmospheric composition inferred from ionospheric production rates,” Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics, Vol. 36, No. 7, pp. 1249-1257, 1974. 

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  8. J. Park, et al., “GPS discrimination of traveling Ionospheric disturbances from underground nuclear explosions and earthquakes,” Navigation, Vol. 61, No. 2, pp. 125-134, 2013. 

  9. D. Han, et al., “Modeling of GPS measurement noise for estimating smoothed pseudorange and ionospheric delay,” Journal of Advanced Navigation Technology, Vol. 16, No. 4, pp. 602-610, 2012. 

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