امروزه یکی از متداولترین روشهای تعیین موقعیت، استفاده از سیستم تعیین موقعیت جهانی (GPS) می باشد. مشاهدات این سیستم آلوده به خطاهای اتفاقی و سیستماتیک مختلفی هستند که یکی از مهمترین آنها، خطای یونسفر است. یونسفر لایه ای از جو است که در ارتفاع 60 تا 1000 کیلومتری از سطح زمین قرار دارد. چون یونسفر یک محیط dispersive است، مشاهدات کد و فازموج حامل به ترتیب دستخوش تأخیر و تقـــدم می گردند. به علاوه از آنجائیکه یونسفر بعد از خطای SA 1 بیشترین تأثیر را روی مشاهدات GPS دارد، تلاشهای گسترده ای جهت مدلسازی خطای یونسفر، صورت پذیرفته است. در این مقاله، امکان مدلسازی خطای یونسفری، با استفاده از مشاهدات ایستگاههای دائمی GPS مورد بررسی قرار گرفته است. ایستگاههای دائمی به لحاظ آنکه به طور پیوسته در حال ثبت اطلاعات بوده و موقعیتشان با دقت بالایی معلوم است، ارائه دهندة مشاهدات مناسبی جهت مدلسازی خطاهای مختلف موجود در GPS به ویژه خطای یونسفری، خطای تروپسفری، خطای مداری، خطای ساعت گیرنده و ماهواره، می باشند. مطالعة خاص این مقاله بر روی مشاهدات جمع آوری شده در ایستگاه دائمی تهران صورت گرفته است. به کمک مشاهدات این ایستگاه مدلی جدید برای حذف خطای یونسفری ارائه شده که قادر به حذف تقریباً 85% خطای یونسفر در منطقه ای به وسعت 1400 کیلومتر می باشد.

ورود ذرات باردار به یون سپهر، می تواند تغییراتی در غلظت الکترونی لایه های یون سپهری به وجود آورد. در روزهای آرام مغناطیسی، ذرات بارداری موسوم به باد خورشیدی که از خورشید به سمت زمین می وزند می توانند به صورت محدودی در مناطق قطبی زمین به جو زمین وارد شوند. اما تعداد ذرات ورودی به جو زمین در هنگام اختلال های شدید در خورشید و به علت سرعت زیادی که این ذرات در این زمان ها دارند خیلی بیشتر می شود. بنابراین تغییرات شدیدی در یون سپهر در هنگام وقوع چنین اختلال های رخ می دهد. در این مقاله اثرات وقوع توفان مغناطیسی بر لایه های D و E بحث شده و این اثرات بر لایه F2، ناشی از توفان های مغناطیسی در روزهای 18 اوت 2002 برای رصدخانه جولیوسرا در آلمان و 15 مه 2005 در رصدخانه اسلاو انگلستان مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. کاهش چگالی یا غلظت الکترونی لایه F2 در زمان های بعد از وقوع توفان مغناطیسی، به خصوص در هنگام شب، به طور واضح قابل مشاهده است.

پایین ترین لایه اتمسفر تحت عنوان تروپوسفر یکی از مهم ترین لایه های اتمسفری از منظر انتشار امواج الکترومغناطیس محسوب می شود. تغییرات این لایه تحت تاثیر پارامترهای مختلفی بوده و سیگنال های ارسالی از ماهواره ها در عبور از آن، تحت تاثیر محیط دچار تاخیر می شوند. در مدل-سازی تروپسفر، عدم آگاهی از ساختار وابستگی تاخیر های مایل تروپسفری، به کارگیری توابع پایه مناسب را بسیار پیچیده می نماید. از طرف دیگر، در رویکرد مبتنی بر گسسته سازی مدل (توموگرافی)، برای انتخاب ابعاد (رزولوشن) زمانی و مکانی مناسب در کنار به کارگیری تابع دلتای دیراک به عنوان تابع پایه مورد نیاز، در نظر گرفتن ساختار وابستگی داده ها (تاخیر های اتمسفری) حائز اهمیت است. در این مقاله استفاده از کاپیولا به عنوان روشی جهت مدلسازی کامل ساختار وابستگی داده ها، به منظور ارزیابی مدل وابستگی مناسب برای تاخیر زنیتی تروپسفری در ابعاد محلی در منطقه جنوب شرقی آلمان و بخشی از اتریش و جمهوری چک در بازه زمانی 6 ماهه مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور 4 کاپیولای ارشمیدسی متداول با مدل های وابستگی متفاوت فِرانک، کِلِیتون، گامبِل و علی-میخاییل-حق (AMH)، بررسی گردید. سپس با استفاده از دو معیار متداول اطلاعات آکائیک (AIC) و اطلاعات بیزین (BIC)، کاپیولای مناسب برای مدلسازی داده ها تشخیص داده شد. بر اساس نتایج حاصل، هر دو معیار کاپیولاهای مشابهی را پیشنهاد می دهند. کاپیولای پیشنهادی در بیشتر موارد گامبِل است که کاپیولایی نامتقارن و دارای وابستگی های دُمی به ویژه وابستگی دُمی بالا است. این موضوع بیانگر تمرکز وابستگی در این کمیت بر روی مقادیر بزرگتر آن است. این مسئله، احتمال داشتن مدلی با ابعاد متغیر با توجه به ساختار وابستگی را برای پدیده های تروپوسفری قوت می بخشد و مؤید این مهم است که در نظر گرفتن ضریب همبستگی پیِرسون به تنهایی در مدلسازی های ناحیه ای تروپوسفری در همه موارد الزاما صحیح نمی باشد.

ناحیه بالایی جو زمین که یونسفر نامیده می شود، محیطی است به شدت متغیر با زمان و مکان و دارای ویژگی های فیزیکی بسیار پیچیده که در آن چگالی الکترون های آزاد زیاد است و ازاین رو تاثیر بسزایی بر انتشار امواج رادیویی در این محیط خواهد داشت. هنگامی که سیگنال های ماهواره های سیستم تعیین موقعیت جهانی (Global Positioning System (GPS)) از یونسفر عبور می کنند، ممکن است دچار نوسانات سریع دامنه و تغییرات غیرمنتظره ای در فاز سیگنال شوند که این پدیده را تحت عنوان درخشش یونسفری می شناسیم. درخشش یونسفری که خود ناشی از بی نظمی های کوچک مقیاس در چگالی الکترونی یونسفر (تحت تاثیر فعالیت های خورشیدی) است، بسته به مکان و زمان وقوع آن، می تواند به شدت بر دقت و صحت مشاهدات GPS اثرگذار باشد. هدف مقاله ی حاضر مطالعه موردی رخداد این پدیده در ناحیه ایران و تغییرات آن است. به این منظور در این مقاله به بررسی مشاهدات GPS و کشف وقوع درخشش های یونسفری در آن ها پرداخته شده است. نتایج حاصل از این بررسی ها نشان دهنده ی وقوع پدیده ی درخشش یونسفری و تاثیر آن بر مشاهدات GPS در این منطقه است.

تداخل سنجی راداری به عنوان یک تکنیک متداول امکان مطالعه تغییر شکل سطحی پوسته زمین را فراهم می کند. از محدودیت-های این تکنیک، اثر تروپسفر بر روی فاز سیگنال راداری است که می تواند خطای بیشینه ای حدود 10 تا 14 سانتی متر را در برآورد جابجایی ایجاد نماید. یکی از روش هایی که به منظور تصحیح اتمسفری در تداخل سنجی راداری به کار گرفته می شود، استفاده از مدل های عددی پیش بینی آب و هوا است. در این تحقیق از مدل تحقیقاتی و پیش بینی آب و هوا (WRF) جهت کاهش اثر تروپسفری در تداخل سنجی تفاضلی استفاده گردید. منطقه شمال غرب ایران به عنوان منطقه مطالعاتی در نظر گرفته شده و به منظور محاسبه تأخیر تروپسفری، روش ردیابی اشعه GP به کار گرفته شد. برای ارزیابی نتایج از یک روش نو با قابلیت اطمینان بالا استفاده گردید. در این روش تداخل نماهایی مورد استفاده قرار می گیرند که فاز ناشی از جابجایی در آن ها نزدیک به صفر بوده و بیشترین سهم فاز موجود، مربوط به فاز تروپسفری است. به این ترتیب با اعمال تصحیحات می توان تغییرات فاز تداخل نما را با پارامتر RMS ارزیابی نمود. پس از محاسبه فاز ناشی از تأخیر تروپسفری، تصحیحات مورد نظر بر روی اندازه-گیری های تداخل سنجی راداری اعمال شد. نتایج بدست آمده نشان از عملکرد مثبت مدل WRF (با تفکیک مکانی های متفاوت) دارد. به طوری که، RMS بدست آمده برای تصحیح تروپسفری با مدل WRF، حذف یک خطای سیستماتیک از اندازه گیر های تداخل نما را نشان می دهد. تصحیح تروپسفری با استفاده از مدل WRF با تفکیک مکانی 1، 3، 9 و 27 کیلومتر برای منطقه شهری تبریز به ترتیب با 43، 17، 15 و 47 درصد و برای منطقه نزدیک به دریاچه ارومیه با 17، 14، 15 و 21 درصد بهبود RMS همراه بود.

مشاهدات مستقیم پارامترهای یونسفری اطلاعات دقیقی درباره یونسفر فراهم می ­کنند که از مهم­ترین آنها می ­توان به مشاهدات یونوسوند و پروب لانگمویرهای (Langmuir Probes) نصب شده بر روی ماهواره­ ها اشاره کرد. در حال حاضر در کشور ایران ایستگاه یونوسوند فعال وجود ندارد، بنابراین مشاهدات پروب لانگمویرها می ­توانند کمک شایانی به مطالعات یونسفری کنند. این تحقیق به مقایسه و ارزیابی مشاهدات چگالی الکترونی پروب لانگمویر نصب شده روی سه ماهواره­ سوآرم (Swarm) متعلق به آژانس فضایی اروپا و ماهواره لرزه­ نگاری-الکترومغناطیسی چین (CSES) پرداخته است. توزیع جهانی مشاهدات چگالی الکترونی ماهواره ­های Swarm A و CSES سازگاری خوبی بین مشاهدات دو ماهواره برای مدارهای بالاگذر (شب) و مدارهای پایین ­گذر (روز) نشان داد. ضرایب همبستگی بین مشاهدات این دو ماهواره در روز و شب به ترتیب 0/9268 و 0/8171 محاسبه گردید که نشان­ دهنده انطباق بالای آنها است. مقایسه رفتار مشاهدات چگالی الکترونی در محل تقاطع مدارات هم­زمان همین نتایج را تایید کرد. ضرایب همبستگی بین مشاهدات چگالی الکترونی ماهواره ­های A، B و C ماموریت Swarm با ماهواره CSES برای روز به ترتیب 0/9199، 0/9138 و 0/9099 و برای شب به ترتیب مقادیر 0/8990، 0/9467 و 0/8181 محاسبه گردید که نشان می ­دهد مشاهدات چگالی الکترونی جفت ماهواره­ ها به ­ویژه ماهواره Swarm B با CSES همبسته­ اند که می ­تواند به دلیل ارتفاع نزدیک این دو ماهواره باشد. بررسی نسبت مقادیر چگالی الکترونی ماهواره Swarm A به CSES نشان داد که مقدار چگالی الکترونی ماهواره Swarm A اغلب حدود 4 تا 7 برابر CSES است. همچنین بررسی مقادیر چگالی الکترونی حاصل از مدل یونسفری مرجع جهانی (IRI2016) با مشاهدات ماهواره ­های Swarm و CSES، نشان داد که ارتباط سیستماتیک و مشخصی بین آنها به ­ویژه در شب وجود ندارد ولی مقادیر چگالی الکترونی مدل IRI2016 بین مقادیر دو ماهواره دیگر است و در بیشتر موارد مقادیر آن حدود 1 تا 3 برابر مقادیر CSES است.

طوفان های ژئومغناطیسی از اصلی ترین عوامل ایجاد اغتشاشات یونسفری در ابعادی متفاوت هستند که بسته به شدت آن ها میتوانند تاثیرات مخربی بر سیگنال های رادیویی گذرنده از این محیط داشته باشند. طوفان ژئومغناطیسی رخداده در 6 الی 12 سپتامبر سال 2017 بزرگترین طوفان ژئومغناطیسی آن سال بوده که ناشی از فوران های پی در پی در تاج خورشیدی است. این پژوهش سعی در شناسایی رفتار اغتشاشات یونسفری در هنگام طوفان ژئومغناطیسی با استفاده از مشاهدات ایستگاه های زمینی GNSS و استفاده از مشاهدات ماهواره های ماموریت SWARM جهت شناسایی رفتار قسمت بالایی یونسفر در بازه زمانی طوفان ژئومغناطیسی را دارد. برای این منظور از ایستگاه مشاهداتی GNSS واقع در کشور تانزانیا OLO3 (-2. 75 E, 35. 87 N, 1483. 00 H) که در ناحیه آنامولی استوایی قرار دارد، استفاده شده است. در کنار مشاهدات گیرنده زمینی GNSS از مشاهدات ماهواره های SWARM در محدوده ایستگاه مشاهداتی زمینی استفاده شده است. در این راستا از مشاهدات VTEC، S4 و ROTI برای شناسایی اغتشاشات یونسفری دربازه زمانی طوفان ژئومغناطیسی برای گیرنده زمینی و گیرنده GNSS ماهواره های SWARM استفاده شده است. در کنار این مشاهدات، مشاهدات گیرنده Langmuir plasma probes ماهواره های SWARM به منظور مشاهده چگالی الکترونی و نرخ تغییرات آن به کار گرفته شده است. بررسی مشاهدات انجام شده حاکی از این موضوع است که با افزایش اغتشاشات ژئومغناطیسی در روزهای 7 و 8 سپتامبر مقادیر پارامترهای یونسفری حاصل از گیرنده زمینی و داده های ماهواره های SWARM افزایش یافته که نشان دهنده تاثیر طوفان ژئومغناطیسی بر افزایش اغتشاشات یونسفری است. این پژوهش علاوه بر مشاهدات گیرنده زمینی از مشاهدات ماهواره های SWARM نیز برای شناسایی رفتار اغتشاشات یونسفری در زمان طوفان ژئومغناطیسی بهره می گیرد. این مقاله سعی در معرفی و استفاده از ظرفیت این دسته از ماهواره ها به عنوان مکمل و یا جایگزینی برای مشاهدات گیرنده های زمینی در مناطق صعب العبور و اقیانوس ها را دارد.