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電離層全電子含量







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電離層全電子含量圖

電離層全電子含量(Total electron content, TEC)產品是藉由全球導航衛星系統(Global Navigation Satellite System, GNSS)地面接收站在收到來自人造衛星的訊號後,利用訊號的變動資訊來計算沿著電波射線路徑的帶電粒子總和,稱之為斜向全電子含量(Slant TEC)。由於射線路徑上帶電粒子密度最大之處應該會對應到電離層的F層,因此會設定離地高度450公里處作為投影轉換用的參考面,再將斜向全電子含量轉換為垂直全電子含量(Vertical TEC)並計算投影至地表的位置,最後透過數學方法網格化並繪製成等值圖。各產品的顏色表示數值的變化,由於電離層電子濃度會隨太陽活動而有較長週期的變化,因此數值區間可能會因為年份的不同而有差異。

臺灣區域產品的顯示範圍為北緯18到30度,東經115到127度。平滑融合圖是經過數學方法與網格化處理後的產品,空間解析度為經緯度各0.5度,時間解析度為5分鐘,每60分鐘更新一次;原始資料圖所顯示的是斜向全電子含量投影轉換後在地表上的位置,且為一個小時的資料累積量,可以用來得知觀測資料的空間分布狀態。

全球範圍產品的空間解析度為經度5.0度、緯度2.5度,產品更新時間為60分鐘。地面與衛星融合圖是結合地面接收站觀測與福衛七號觀測的產品,可增強海面上或沒有地面站區域的產品可靠度,但為累積足夠的福衛電離層觀測進行融合,故產品發布時間會延遲3至5小時;TEC變化指數(Rate of change of TEC index, ROTI)產品的時間解析度為5分鐘,是地面接收站在5分鐘內所觀測到的全電子含量變化情況;福衛觀測產品為單純使用福衛七號電離層觀測製作,透過累積一小時的觀測資料進行處理後繪製,緯度範圍為南北緯40度。

電離層電子濃度的結構與分布,會影響高頻/短波(High frequency/Short wave)電波通訊的距離以及衛星定位的準確度,當電離層不規則體出現時,易導致電波訊號出現衰減或閃爍現象,而有通訊干擾、衛星失鎖與定位偏差等狀況出現。透過全電子含量觀測的資訊,較能夠瞭解臺灣地區周遭的電離層電子濃度分布狀態,作為通訊與定位等活動的參考依據。

資料來源為中央氣象署地震測報中心所架設之GNSS地面接收站,可同時接收GPS訊號與GLONASS訊號;全球範圍全電子含量圖由國立中央大學太空科學與工程學系(DSSE, NCU)電離層電波科學實驗室(IRSL)科學團隊開發,所使用的觀測資料包括國際GNSS服務(IGS)地面站點資料、台灣資料分析中心(TACC)福衛掩星觀測的積分全電子含量以及福衛所量測到的天頂全電子含量值。歷史產品與數據資料庫尚未建立,如有需求請來信詢問

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