福七任務開始提供電離層閃爍指數與現地量測

2022-04-01 | 譯編者:邱珮芸 審訂員:李奕德


福衛七號酬載電離層觀測儀器(圖片來源:NSPO)
福衛七號酬載電離層觀測儀器(圖片來源:NSPO)

 於108年6月25日發射升空的福爾摩沙衛星七號任務(簡稱福衛七號),在同年度的7月16日開始對全球電離層與大氣層展開觀測後,先於109年3月6日正式對國際公開福衛七號大氣掩星近即時觀測資料,之後透過臺美氣象單位及科學研究團隊持續合作,陸續發布各項電離層觀測資料及相關加值應用產品。

 隨著其他電離層觀測資料的品質與可靠度的反覆校驗,利用掩星技術所觀測到的電離層閃爍指數(S4 index)以及利用離子速度儀(IVM)的現地量測資料,也在今(111)年4月1日於臺灣資料分析中心網站(TACC)正式對外提供。而中央氣象局太空天氣作業辦公室網站自福衛七號開始提供電離層觀測資料後,也已經提供由全球衛星導航系統無線電訊號接收器(TGRS)進行掩星觀測反演的電子濃度剖線和累積全電子含量(TEC)。配合這次新增的開放資料,也在太空天氣作業辦公室網站內新增相關的產品頁面。

全球電離層S4閃爍指數觀測圖圖例
全球電離層S4閃爍指數觀測圖圖例

 第一項產品是利用福衛七號掩星觀測所提供的電離層閃爍指數。當無線電波訊號穿過電離層時,受到電漿濃度分布不均的小尺度結構影響而產生折射或散射,導致接收到的訊號強度(功率、振幅)和相位忽強忽弱或斷斷續續,因此稱之為電離層閃爍現象。其中,用來量化訊號強度的閃爍現象指標即為S4閃爍指數,另一個量化指標則是表示訊號相位閃爍現象的σϕ閃爍指數。目前網站中所提供的全球電離層S4閃爍指數觀測圖,利用視覺化方式透過顏色的明暗和尺寸來代表指數強度的大小。當閃爍指數越高,代表訊號受到電漿的干擾越大,而透過閃爍指數,就能夠更進一步反推出這些電離層中不規則結構的濃度變化、時間與空間分布,由於σϕ閃爍指數目前尚在校驗階段,太空天氣作業辦公室網站僅呈現S4閃爍指數觀測圖。

 

離子密度與離子溫度觀測圖圖例
離子密度與離子溫度觀測圖圖例

 第二項上線的產品為離子速度儀所量測的離子密度與離子溫度資料,有別於全球衛星導航系統無線電訊號接收器透過無線電訊號的分析來反演電離層與大氣層中各項參數隨高度變化的資訊,離子速度儀具有現地量測的功能,可沿著福衛七號飛行的軌道直接量測電離層中的離子密度、溫度、速度等資料。目前太空天氣作業辦公室網站所呈現的資料包括離子密度和溫度,而在離子密度圖中有可細分出黑線為量測到的總離子密度分布曲線,藍線和紅線分別呈現氧離子和氫離子的密度分布曲線。這些現地量測的資料除了提供科學研究所需,對於掩星資料反演準確度的比對與校驗都有一定的幫助。

 隨著衛星科技與資訊設備的進步,大量的衛星觀測資料得以進行處理並加以運用,大幅提升了太空天氣資料的準確性與即時性。藉由太空天氣即時觀測以及預報模式的建立,有助於推估衛星通訊和定位可能受到的干擾與影響時間,預先採取應變措施,降低對民生、通訊甚至國防相關單位造成的損害,未來氣象局太空天氣作業辦公室也將持續更新網站中的觀測資料與預報產品,提供給民眾更加豐富與多元的資訊。

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邱珮芸

國立中央大學太空科學所碩士班畢業,現任中央氣象局氣象資訊中心助理研究員。

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