Física de la Tierra

Servicio de Publicaciones de la Universidad Complutense de Madrid

- Volumen 20  (2008)  - 

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La ionosfera y su influencia en el posicionamiento y la navegación satelital      

3.  Contents   /   5.  Sumario

  
7.  Prólogo
GONZÁLEZ, Fernando
 
  
9.  Nota de los Editores Científicos     
HERRAIZ SARACHAGA, Miguel | MORENA CARRETERO, Benito De La
 
  
Ionospheric impact on GNSS signals    
JAKOWSKI, Norbert | MAYER, Christoph | WILKEN, Volker | HOQUE, Mohammed M.
11 
Palabras Clave: Ionosphere; GNSS; Total electron content; Radio wave propagation
 
Ionosfera; GNSS; Contenido total de electrones; Propagación de ondas de radio
 
Resumen: Space weather can adversely affect accuracy, reliability and availability of global navigation satellite systems (GNSS). To be aware of the space weather impact on navigation signals in the L- band, a permanent monitoring of the ionospheric behavior is required in precise and safety of life applications. Enhanced ionization level of the ionosphere increases also ionospheric range errors. Whereas dual frequency GNSS measurements enable mitigating first order errors, higher order errors do not cancel out by combining the signals at both frequencies. Space weather events affecting the ionospheric plasma distribution may degrade the navigation information or even the electromagnetic signal itself. We discuss several space weather effects in the ionosphere such as strong perturbations in plasma density and distribution using ground and space based GNSS measurements. The temporal variation of high latitude TEC data extracted from polar TEC maps indicate a close correlation of TEC fluctuations not only with geomagnetic activity indices but also with particle flux data.
 
 El tiempo espacial puede afectar adversamente la precisión, fiabilidad y disponibilidad de los sistemas de navegación global por satélites (GNSS). Para tomar conciencia del impacto de la meteorología espacial en las señales de navegación en la banda L en aplicaciones de precisión y seguridad, es necesario disponer de un control permanente del comportamiento de la ionosfera. El aumento del nivel de ionización de la ionosfera incrementa también el rango de los errores. Mientras las medidas de GNSS en frecuencia dual permiten mitigar los errores de primer orden, no es posible cancelar los de mayor orden mediante la combinación de señales a ambas frecuencias. Los fenómenos de la meteorología espacial que afectan la distribución del plasma ionosférico pueden degradar la información para navegación o incluso la señal electromagnética en sí misma. En este artículo se discuten varios efectos del tiempo espacial en la ionosfera, como las variaciones intensas en la densidad de plasma y su distribución, mediante el empleo de medidas de GNSS tomadas en el suelo y el espacio. La variación temporal de datos de TEC de alta latitud, obtenidos a partir de mapas polares de este parámetro, indica una estrecha relación de las fluctuaciones de TEC no sólo con índices de actividad geomagnética sino también con datos de flujo de partículas.
 
 
Ionospheric models for GNSS single frequency range delay corrections    
RADICELLA, S. M. | NAVA, B. | COÏSSON, P.
27 
Palabras Clave: GNSS; GPS; GALILEO; Ionospheric model; Total electron content
 
GNSS; GPS; GALILEO; Modelo ionosférico; Contenido electrónico total
 
Resumen: The paper explains briefly the effect of the ionosphere on the operation of GNSS in terms of the range delay introduced by the presence of the ionization, when the satellite signals are used to calculate the position of a user that receives the signals. A description of the two ionospheric models used by the GPS and in future GALILEO to correct such delay is given. A comparison of the results obtained by the two operational models is provided.
 
 El trabajo explica brevemente el efecto de la ionosfera sobre la operación de los Sistemas Satelitales lobales de avegación (GNSS) en relación al retardo introducido por la presencia de la ionización, uando se utilizan las señales de satélite para alcular la posición de un usuario que recibe las señales. e describen los dos modelos utilizados por el GPS y el futuro ALILEO a tal fin. Se comparan los esultados obtenidos por los dos modelos operativos.
 
 
Aplicaciones en la investigación ionosférica de datos procedentes de sondeos de incidencia vertical y receptores GPS   
MIRÓ AMARANTE, G. | ALAZO, K. | CIRAOLO, L. | RADICELLA, S. M.
41 
Palabras Clave: Digisonda; Sistema de Posicionamiento Global GPS; Tratamiento de datos; Aplicaciones
 
Digisonde; Global Positioning System GPS; Data processing; Applications
 
Resumen: En la actualidad, existen diversos Centros de Datos Ionósfericos accesibles a través de Internet. Uno de estos centros ha sido desarrollado por la Universidad de Massachusetts-Lowell. El conjunto de características ionosféricas (foF2, foF1, M(3000)F2, etc) junto con los perfiles de densidad electrónica provenientes de un elevado número de digisondas extendidas por todo el mundo, están disponibles on-line mediante el software diseñado por este Centro. Una visión complementaria de la Ionosfera se puede obtener mediante observaciones recogidas por la red mundial de receptores GPS. A través de estas dos fuentes de datos es posible desarrollar numerosos estudios y permiten abrir una gama amplia de aplicaciones. En este trabajo se abordan de forma resumida algunas investigaciones realizadas recientemente a partir de estos datos por los autores de este artículo.
 
 Currently ionospheric data are available via Internet through different World Data Centers. One of these databases has been developed by the University of Massachusetts-Lowell. Measurements of ionospheric characteristics (foF2, foF1, M(3000)F2, etc) and electron density profiles obtained from digisondes extended around the world are available on-line by means of the software designed by this Center. GPS observations obtained from the worldwide network of receivers are also useful to study the ionospheric behaviour. Many studies and applications can be developed from these two data sources. This paper shows briefly studies which were recently published by the authors of this work.
 
 
Ionosfera de bajas latitudes: efectos sobre señales de satélites recibidas en Tucumán     
EZQUER, Rodolfo G. | RADICELLA, Sandro M.
61 
Palabras Clave: Ionosfera; Baja latitud; Efectos ionosféricos; Contenido electrónico; Centelleo ionosférico
 
Ionosphere; Low latitude; Ionospheric effects; Electron content; Ionospheric scintillations
 
Resumen: Se mencionan algunos de los efectos que la ionosfera produce en las señales de radio que la atraviesan. Además, se describen las características de la ionosfera ecuatorial y de baja latitud ya que es una de las regiones en donde los sistemas de comunicación y navegación satelital, son más afectados. En particular, se describen estudios sobre el centelleo de señales de satélites recibidas en Tierra. Se muestran resultados de los estudios realizados en Tucumán (26.9º S, 294.6º E), los que podrían ser un aporte para el desarrollo de un sistema de predicción de ocurrencia de las irregularidades ionosféricas que producen el centelleo.
 
 Some effects that ionosphere produces on radio signals that traverse it are mentioned. Moreover, the characteristics of the equatorial and low latitude ionosphere are described because it is a region where the communication and navigation satellite systems are strong affected. Particularly, studies on scintillations of satellite signals received at ground are described. The results obtained at Tucumán (26.9° S, 294.6° E) which could be a contribution to develop a system to predict the occurrence of ionospheric irregularities that produce scintillations are also shown.
 
 
Evaluación experimental de la corrección ionosférica y de su integridad para un sistema tipo SBAS en Centro y Sur América    
BRUNINI, Claudio | AZPILICUETA, Francisco
83 
Palabras Clave: Sistemas de Aumentación Basados en Satélites; SBAS; Corrección Ionosférica
 
Satellite Based Augmentation System; SBAS; Ionospheric correction
 
Resumen: Durante los últimos cinco años, los Sistemas de Aumentación GNSS basados en Satélites (conocidos como SBAS por la sigla en inglés de Satellite Based Augmentation System) han tenido un desarrollo sostenible motorizado principalmente por la actividad de la aviación civil. En la actualidad, varias regiones del planeta cuentan con SBAS de diferentes niveles de desarrollo, siendo los ejemplos mas significativos el sistema WAAS en Estados Unidos de América, el EGNOS en Europa y el MSAS en Japón. En la región del Caribe, Centro y Sur América, la Organización de la Aviación Civil Internacional a través del proyecto SACCSA promueve el desarrollo y establecimiento de un SBAS propio para esta región. Este artículo presenta un trabajo de investigación realizado para evaluar de forma experimental el comportamiento de la corrección ionosférica y de su integridad para un sistema tipo SBAS en la región del Caribe, Centro y Sur-América. El planteo del estudio buscó generar un escenario realista de trabajo, para lo cual se utilizaron observaciones de estaciones de monitoreo GPS permanente para dos semanas próximas a dos solsticios. Los resultados obtenidos indican que el algoritmo tiene una capacidad de predicción del 99% para los periodos analizados.
 
 The last five years have shown significant achievement in the development of the Satellite Based Augmentation Systems, mainly supported by the civil aviation activities. Presently, several regions of the world have SBAS with different degree of development, being the most significant examples the United States WAAS, the European EGNOS and the Japanese MSAS. In the region of Caribbean, Central and South America, the International Association of Civil Aviation is promoting the establishment of SBAS particularly customized for the region. This paper describes a research work performed to assess the experimental behavior of the ionospheric correction and its integrity for a SBAS-type algorithm for the Caribbean, Central and South America. The study defines a realistic scenario by using observations from GPS permanent stations distributed along the region for two 1-week time periods corresponding to solstices. The obtained results are encouraging and show an algorithm prediction capacity of about 99% for the analyzed data.
 
 
Detección de burbujas de plasma en la ionosfera ecuatorial Africana    
PORTILLO, Ana | HERRAIZ, Miguel | RADICELLA, Sandro María
99 
Palabras Clave: Burbujas ionosféricas; Ionosfera Ecuatorial; Contenido electrónico total oblicuo; Punto subionosférico
 
Ionospheric bubbles; Equatorial ionosphere; Slant Total Electron content; Pierce point
 
Resumen: Las burbujas de plasma en la ionosfera ecuatorial (EPBs, del inglés: “Equatorial Plasma Bubbles”) son disminuciones en la densidad electrónica generadas por el mecanismo de inestabilidad de Rayleigh- Taylor en el sector nocturno ecuatorial. Provocan cambios rápidos tanto en amplitud como en fase de las señales de radio que la atraviesan, dando lugar a centelleo y degradando las comunicaciones y las señales de navegación, de ahí el interés por su estudio. En este trabajo se describe la metodología desarrollada para detectar EPBs utilizando medidas de contenido electrónico total oblicuo (sTEC). El procedimiento se basa en eliminar la tendencia con el tiempo de los datos originales, e identificar disminuciones rápidas. También permite estimar el tamaño de las EPBs, midiendo la amplitud de la variación. Como ejemplo, se muestran los resultados obtenidos al aplicar este método a las medidas disponibles de sTEC desde las estaciones africanas de las redes EGNOS (BRAZ, DOUA, LOME, y NDJA) e IGS (ASC1, MALI, y NKLG) durante 2004. Con la intención de caracterizar la dependencia estacional, se analiza la evolución temporal del número de burbujas detectadas por mes, y los promedios mensuales del tamaño de la disminución en sTEC, en cada estación. También se localizan geográfica y temporalmente estimando las coordenadas de los puntos subionosféricos asociados, como primera aproximación, y recuperando el tiempo local de su ocurrencia.
 
 Equatorial plasma bubbles (EPBs) are ionospheric plasma density field-aligned depletions that grow from irregularities caused by the generalized Rayleigh-Taylor instability mechanism in the post-sunset equatorial sector. The interest of studying EPBs is explained because plasma density depletions generate rapid changes in both amplitude and phase of the radio signals that go through the bubble producing ionospheric scintillations that degrade communications and navigation signals. We describe herein a methodology implemented to detect EPBs using slant total electron content (sTEC) by means of subtracting their trend against Universal Time from the original data. This procedure allows us to estimate EPBs size by measuring the amplitude variation in the resulting graphs. As a case of study, we present the results obtained by applying this method to the available calibrated data of sTEC from EGNOS Test Bed (BRAZ, DOUA, LOME, and NDJA) and IGS (ASC1, MALI, and NKLG) stations with the aim of detecting plasma bubbles in the African equatorial region during 2004. In order to characterize their seasonal dependence in each station, we analyse the temporal evolution of the number of detected bubbles per month in each station, and the monthly sTEC depletion size averages. In addition, we are able to locate each bubble both geographically and temporally by estimating the coordinates of its associated pierce point, as first approximation, and retrieving the local time of their occurrence.
 
 
Respuesta de la ionosfera en latitudes medias a tempestades geomagnéticas intensas     
ALTADILL, David | BLANCH, Estefanía | PAZNUKHOV, Vadym
115 
Palabras Clave: Ionosfera a latitud media; Efectos de la tormentas geomagnéticas; Propagación de perturbaciones atmosféricas
 
Midlatitude ionosphere; Geomagnetic storm effects; Traveling Atmospheric Disturbances
 
Resumen: Presentamos un análisis de la respuesta ionosférica a latitudes medias frente a las tormentas geomagnéticas utilizando registros de digisondas. Para ello, hemos analizado el comportamiento de la ionosfera para las tormentas más intensas de 2003-2005 a partir de los perfiles de densidad electrónica y las principales características de la ionosfera foF2 y hmF2. El patrón observado en la mayoría de los eventos sugiere que el principal motor de los efectos ionosféricos generados por las tormentas es la dinámica del viento neutro termosférico que genera un cambio en la composición de la alta atmósfera. La dependencia de dichos efectos ionosféricos con el tiempo local refuerza la validez de este mecanismo. También hemos mostrado experimentalmente que la propagación de perturbaciones atmosféricas (TADs) desempeña un importante papel en dichos efectos. Los datos de digisondas demuestran un levantamiento sistemático de la ionosfera durante las tormentas. El retraso del inicio del aumento de la altura ionosférica respecto el inicio de la tormenta es coherente con el efecto de perturbaciones ionosféricas originadas en el óvalo auroral con propagación hacia el ecuador a una velocidad de unos pocos cientos de metros por segundo. El mayor retraso observado en el comienzo de la elevación de las estaciones situadas en latitudes más bajas está de acuerdo con dicha imagen.
 
 It is presented an analysis of the mid-latitude ionospheric response to geomagnetic storms using digisonde observations. The the ionospheric behavior for the strongest storms of 2003-2005 has been analyzed making use of the electron density profiles and main ionospheric characteristics foF2 and hmF2. The observed pattern for most of the storms suggests that the main driver of the ionospheric response is the neutral wind dynamics which generates a composition change bulge in the upper atmosphere. The local time dependence of the ionospheric effects supports a possibility of this mechanism as well. There is also experimental evidence that the Traveling Atmospheric Disturbances (TADs) play significant role in the daytime effects. Digisonde measurements demonstrate a systematic uplifting of the ionosphere during storms. The delay between the storm commencement and the beginning of the ionospheric uplifting is consistent with the effect of ionospheric disturbances originating in the auroral oval and propagating equatorward with the speed of a few hundred meters per second. The observed longer delay in the start of the uplifting for the stations located at lower latitudes is in agreement with such picture.
 
 
A Method to Estimate the Ionospheric bias by Using the New GNSS Frequencies: An Analysis of its Theoretical Accuracy in a PPP Context    
LACY, M. C. De | GIL, A. J. | RODRÍGUEZ-CADEROT, G. | MORENO, B.
133 
Palabras Clave: Modernized GPS; Galileo; Ionospheric bias; Formal accuracy
 
GPS Modernizado; Galileo; Efecto Ionosférico; Precisión teórica
 
Resumen: The modernization of the Global Positioning System (GPS) and the advent of the European Project Galileo will lead to a multifrequency Global Navigation Satellite System (GNSS). Single GNSS receiver observations could be used to estimate the ionospheric bias and smoothed pseudoranges which, in turn, can be exploited to better estimate the absolute position of the receiver and its clock correction. In fact, if we consider the satellite ephemerides and satellite clock corrections as perfect quantities (i. e. not affected by errors), the adjustment of GNSS observations is broken down into two parts. In addition, the least squares (LS) theory leads to a feasible adjustment in two steps, where covariance matrices can be explicitly written, studied and propagated from one step to the other, so that, a rigorous solution is finally obtained. This paper deals with the analytic representation of the above mentioned LS procedure and provides theoretical limits for the achievable accuracies of the parameter estimated considering different scenarios, including modernized GPS and Galileo systems. Furthermore, numerical tests with Galileo data simulated by GSSF (Galileo System Simulation Facility) have been carried out.
 
 La modernización del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) y la llegada del Proyecto Europeo Galileo, darán lugar a un Sistema de Navegación por Satélite (GNSS) multifrecuencia. Las observaciones de un único receptor GNSS podrán emplearse en la estimación del efecto ionosférico y las pseudodistancias suavizadas, las cuales, a su vez, se utilizarán en la estimación de la posición absoluta del receptor y la corrección del reloj. Considerando las efemérides de los satélites y las correcciones a los relojes de los satélites como cantidades perfectas (i. e. no afectadas de errores), el ajuste de observaciones GNSS se divide en dos partes. La teoría mínimo cuadrática proporciona un ajuste en dos etapas en el cual, las matrices de covarianza pueden escribirse explícitamente y propagarse de un paso al siguiente, de forma que, finalmente obtenemos una solución rigurosa. En este trabajo se muestra la representación analítica del procedimiento mínimos cuadrados mencionado anteriormente y se proporcionan límites teóricos para las precisiones alcanzables en la estimación de los parámetros al considerar diferentes escenarios, incluyendo los sistemas GPS modernizado y Galileo. Adicionalmente, se han llevado a cabo test numéricos con datos Galileo simulados con el simulador GSSF (Galileo System Simulation Facility).
 
 
MSTID Detection, Characterization and Modelling: A Key Point to Improve the Precise GNSS Navigation    
HERNÁNDEZ-PAJARES, Manuel | JUAN, J. Miguel | SANZ, Jaume | ARAGON-ANGEL, Angela
151 
Palabras Clave: Ionospheric perturbations; Precise GNSS navigation; MSTID; Carrier phase based GNSS navigation; Ionospheric tomography
 
Perturbaciones ionosféricas; Navegación precisa GNSS; MSTID; Navegación basada en la fase de la portadora; Tomografía ionosférica
 
Resumen: The main focus of this paper is to show how the better knowledge of the behaviour of the more common ionospheric perturbations (the so called Medium Scale Travelling Ionospheric Disturbances, MSTIDs) can significantly improve the precise GNSS real-time positioning. In order to do this, three main studies has been carried out: 1) To develop a simple but accurate MSTID detection and characterization algorithm. 2) To apply this technique to extract the MSTID worldwide behaviour, in terms of occurrence, velocity, azimuth and period. 3) To form a simple blind MSTID model, summarizing these results (the main point detailed in this manuscript). This model is applied to realtime positioning scenarios, to show the significant reduction of positioning error. This increase of performance is achieved in both “classical” short baselines of few tens of kilometres (those covered by RTK and VRS techniques), as well as in very long baselines of hundreds of kilometres (by using the Wide Area RTK technique –WARTK– developed by the authors in previous works), providing in this way a carrier phase based GNSS navigation service with typical errors of few centimetres.
 
 El objetivo de este artículo es mostrar como un mejor conocimiento de las perturbaciones ionosféricas más usuales (las llamadas perturbaciones ionosféricas viajeras de escala intermedia -del inglés, MSTID-) puede mejorar significativamente el cálculo preciso en tiempo real de la posición con sistemas de navegación por satélite (del inglés, GNSS). En este sentido, tres estudios se abordan en este trabajo: 1) El desarrollo de un algoritmo simple pero preciso de detección de las MSTIDs. 2) La aplicación de esta técnica para estudiar el comportamiento global de las MSTIDs. Y sobre todo, 3) la construcción de un modelo predictivo simple, que recoja los resultados principales previos. Este modelo se aplica a escenarios de posicionamiento preciso en tiempo real, con una reducción significativa del error. Esta mejora en el posicionamiento se consigue tanto en líneas de base “clásicas”, es decir de hasta pocas decenas de kilómetros (cubiertas por técnicas comercializadas como RTK y VRS), como para líneas de base muy largas, de varios centenares de kilómetros, usando por ejemplo la técnica de “Wide Area RTK” (WARTK), desarrollada por los autores en trabajos previos, proporcionando un servicio de navegación basado en la fase de las portadoras GNSS, con errores típicos de unos pocos centímetros.
 
 
Método de predicción a corto-plazo de foF2 basado en modelado neuroborroso para su aplicación en sistemas de comunicación por satélite de alta precisión   
CÓRDOBA, Juan Manuel | MARÍN, Diego | ANDÚJAR, José Manuel | BLANCO, Íñigo | MORENA, Benito A. De La
167 
Palabras Clave: Ionosfera; Predicción a corto-plazo; Modelado neuroborroso; Frecuencia crítica foF2
 
Ionosphere; Neurofuzzy modelling; Short-term prediction; F2 layer critical frequency foF2
 
Resumen: En los últimos años se está prestando una atención detallada a la influencia que la ionosfera ejerce en la determinación de la posición mediante el uso de sistemas globales de navegación por satélite. En este campo, la predicción a corto-plazo de las condiciones ionosféricas está adquiriendo una gran relevancia. En este trabajo se presenta una metodología para predecir con 1- 24 horas de adelanto la frecuencia crítica de la capa F2 de la ionosfera, foF2. El método propuesto está basado en técnicas de inteligencia artificial, concretamente, en modelado neuroborroso. Estas técnicas no han sido muy utilizadas en modelado ionosférico, y su potencialidad y eficacia en este campo están aún por descubrir. La capacidad natural que las técnicas neuroborrosas muestran para modelar sistemas complejos no lineales justifica su aplicación. Los modelos neuroborrosos desarrollados se han aplicado, usando observaciones de foF2 de la Estación de Slough, para predecir (1-24 horas de adelanto) bajo condiciones de calma o moderada actividad geomagnética. Los resultados obtenidos muestran una desviación relativa media entre las observaciones reales y las predichas entre el 4 y 10%, lo que es bastante aceptable desde un punto de vista práctico. Una primera evaluación del método para modelar foF2 durante periodos de tormentas severas ha mostrado que las predicciones son eficientes únicamente a muy corto plazo (1-3 horas). El objetivo final será comprobar la eficiencia del modelado neuroborroso para predecir con más de 3 horas de adelanto durante periodos perturbados.
 
 Nowadays, a special attention is being given to the ionosphere influence on the position determination using global navigation satellite system. In this framework, short-term forecasting of ionospheric conditions is gaining a new importance. This work presents a new methodology to predict with 1-24 hours in advance the ionospheric F2-layer critical frequency, foF2. The proposed method is based on artificial intelligence techniques, specifically, on neuro-fuzzy modelling. Neuro-fuzzy techniques have not been extensively used in ionospheric modelling but its application in this field can be efficient and provide successful results. It is well known by scientific community the natural capability that these techniques show to model highly non-linear and complex systems. The method has been tested under quiet and moderately geomagnetic conditions using foF2 data from Slough ionosonde station, providing foF2 forecast (1-24 hours in advance) with relative mean deviation between 4-10%, which is quiet acceptable from practical point of view. A first evaluation of neurofuzzy techniques to model foF2 during severe storm periods has revealed good prediction accuracy for only small (less than 3 hours) lead time prediction. The final purpose will be to check the efficiency of neurofuzzy modelling to predict foF2 with more than 3 hours in advance during disturbed geomagnetic activity periods.
 
 
Campaña de estudio sobre el centelleo ionosférico y su impacto en las comunicaciones espaciales  
RUIZ GÓMEZ, Inés | RUIZ DEL ARBOL, José Ángel | MORENA, Benito De La | MACIÁ, Fernando
183 
Palabras Clave: Enlace de bajada; Enlace de subida,AGC (Control Automático de Ganancia); Fluctuación; Segmento de tierra; TEC (Contenido Total de Electrones); Centelleo; Tormenta Geomagnética
 
Downlink; Uplink; AGC; Fluctuation; Ground Segment; TEC (Total Electron Content); Scintillation; Geomagnetic Storm
 
Resumen: Este trabajo muestra las relaciones establecidas entre el centelleo ionosférico y las comunicaciones espaciales tras un estudio realizado en los años 2003 y 2004 en las regiones subtropicales. Este estudio se llevó a cabo tras la constatación de pérdidas de información entre varios satélites y el segmento de tierra en los mismos periodos de tiempo. El Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial lanzó una campaña para la que se creó un software especial para analizar exclusivamente la influencia de este fenómeno en la señal recibida.
 
 This paper shows the relationship between ionospheric scintillation and spatial communications detected after a study carried out during years 2003 and 2004 in subtropical regions. This study was made after realizing that there were some lost packages in communications between satellites and ground segments located in these regions at the same time. The Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial decided to carry out a campaign in order to study this phenomenon.
 
 
LISN: una red para la caracterización del estado actual y pronóstico de la ionosfera en América del Sur   
VALLADARES, César E. | VILLALOBOS, Jaime
199 
Palabras Clave: Observatorio distribuido; Contenido total de electrones; Vientos termosféricos neutros; Electrodinámica; Técnica de asimilación
 
Distributed observatory; Total electron content; Thermospheric winds; Electrodynamics; Assimilation techniques
 
Resumen: Este artículo describe las características y presenta recientes mediciones realizadas por el primer observatorio distribuido, que está siendo instalado en América del Sur para estudiar la ionosfera y la alta atmósfera ecuatorial. El observatorio distribuido llamado LISN (Low-latitude Ionospheric Sensor Network) estará constituido por 70 receptores GPS con capacidad para medir parámetros de la ionosfera como el Contenido Electrónico Total (TEC), centelleos de amplitud y fase y perturbaciones ionosféricas más conocidas como TIDs (Traveling Ionospheric Disturbances). La red también incluirá 5 ionosondas y 5 magnetómetros que serán colocados a lo largo del mismo meridiano magnético. Esta red de receptores GPS y de sensores ionosféricos se extenderá de norte a sur del continente Suramericano y al oeste del meridiano de longitud -55º. Los instrumentos componentes de la red se complementarán entre sí para llevar a cabo, de manera permanente, continua, y espacialmente distribuida, observaciones de la densidad ionosférica, estudiar sus movimientos, y las estructuras e inestabilidades que se desarrollan en esta región dinámicamente activa. La red LISN se complementará con un modelo físico asimilativo que permitirá efectuar una predicción actual de las mediciones ionosféricas tales como la densidad electrónica, conductividad, y desplazamientos ExB del plasma incluyendo los vientos de las partículas neutras. Este nuevo observatorio distribuido permitirá entender la variabilidad de día-a-día así como la estabilidad de la ionosfera en bajas latitudes y hacer predicciones regionales de su estado. Este artículo describe la instrumentación, presenta las primeras mediciones y discute los beneficios científicos que ofrece la red LISN.
 
 This paper describes the characteristics and illustrates the early measurements of the first distributed observatory that is being installed in the South American region to study the low-latitude ionosphere and upper atmosphere. The LISN distributed observatory will be comprised of nearly 70 GPS receivers with the capability to measure Total Electron Content (TEC), amplitude and phase scintillation and Traveling Ionospheric Disturbances (TIDs). The network will include 5 ionosondes able to measure nighttime E-region densities and 5 collocated magnetometers that will be placed along the same magnetic meridian. This network of GPS receivers and ionospheric sensors span from north to south in the South American continent and west of the 55º West meridian. They will complement each other to provide new, time continuous and spatially extended observations of the background ionosphere, its motion and the embedded structures over this large dynamic region. The LISN network is being complemented with an assimilative physics-based model that will provide a nowcast of the ionospheric electron density, conductivities, ExB plasma drifts, and neutral winds. This new distributed observatory will bring the opportunity to understand the day-to-day variability and the stability of the low latitude ionosphere and to make forecasts on a regional basis. This paper describes the instrumentation, presents the first measurements and discusses the scientific benefits of the LISN network.