Orta enlem iyonküresi için rassal alan modeli geliştirilmesi

Kısa Dalga (KD), uydu haberleşmesi, seyrüsefer ve uzaktan algılama sistemlerinin başarımında iyonküre büyük öneme sahiptir. Güneş etkinliği ve yerküresel etkilere bağlı olarak yön bağımlı, dağıtmalı, uzay zamanda sürekli değişen karmaşık yapıda plazma ortamıdır. İyonkürenin yapısının ve işleyişinin anlaşılması, iyonkürede meydana gelen değişimlerin gözlenmesi ve modellenmesi için gereklidir. Son derece karmaşık bu yapı istatistiksel olarak incelenebilir. İstatistiksel olarak modellendiğinde temel davranışları kestirilebilir. Ayrıca ileriye dönük tahmin ve kestirim yapılması için altyapı sağlanır. İyonkürenin karakterize edilmesi için en temel belirleyici elektron yoğunluğudur. İyonküre için elektron yoğunluğuna bağlı olarak tanımlanan plazma frekansı iyonkürenin karakteristik parametresidir. İyonkürede ilerleyen radyo dalgaları, plazma yapısı nedeni ile iyonküre tarafından soğurma, dağıtma, kutuplanma kaybı, zaman gecikmesi, Faraday Dönmesi ve faz kayması gibi birçok etkiye maruz kalır. Farklı ölçüm yöntemleri ile elde edilen Toplam Elektron İçeriği (TEİ), F2 katmanının kritik frekansı foF2, kritik yüksekliği hmF2 ve katman kalınlığı gibi parametreler iyonküre araştırmalarında kullanılmaktadır. International Reference Ionosphere (IRI) ve IRI modelini temel alan IRI-Plas gibi modeller kabul görmüş iklimsel, ampirik, deterministik fiziksel iyonküre modelleridir. Bunlar iyonkürenin sakin ve değişkenliğinin az olduğu zamanları aylık saatlik ortanca değerler ile gösterebilse de uzay zamanda iyonkürenin davranışının takip edilmesi için yetersizdir. Bu çalışmada iyonkürenin uzay zamanda stokastik modelinin oluşturulabilmesi için yönseme istatistikleri konumda noktasal olarak incelenmiştir. foF2, hmF2, TEİ ve katman kalınlığının geliştirilen IONOLAB-PDF yöntemi ile uzay zamanda yıllık, mevsimlik, aylık ve saatlik OYF kestirimleri yapılmıştır. İyonküre parametrelerinin hem kendi içinde uzay zamanda davranışları hem de birbirleri arasındaki ilişkiler incelenmiştir. İyonküre parametrelerinin aylık saatlik parametrik OYFleri Lognormal ve Weibull olarak bulunmaktadır. Noktasal olarak foF2'nun parametrik ortalama ve standart sapma kestirimleri IRI-Plas modeline girdi olarak sağlandığı durumda anlık foF2 girildiği duruma yaklaşan elektron yoğunluğu profilleri elde edilmiştir. IRI-Plas modeline stokastik yönseme kestirimleri girildiği durumda rassal gerçeklemeler $ \%70 $'i $ 1\sigma $ ve $ \%95 $'i $ 2\sigma $ içinde kalmıştır. IONOLAB-PDF yöntemi ile noktasal olarak elde edilen iyonküre modelleri IRI-Plas modeline girilerek ampirik deterministik model, ampirik stokastik hale gelmektedir. Orta enlemde IRI-Plas modelinin stokastik olarak yakın gerçek zamanda güncellenmesi için literatürde ilk defa yüksek çözünürlüklü foF2 haritaları, geliştirilen IONOLAB-CK yöntemi ile elde edilmiştir. Yöntemin başarımı iyonkürenin yönsemesini yansıtacak şekilde sentetik yüzeyler kullanılarak hata metrikleri üzerinden incelenmiştir. Hata metriklerinde sentetik yüzeyin değişkenliğinin artması nedeniyle ortaya çıkan artış sınırlı kalmıştır. Gerçek gün ve saat örneklerinde de hata metriklerinde ortalama on kat azalma ve çözünürlükte de yaklaşık beş kat artış olmuştur. IONOLAB-CK yöntemi uygulanarak birinci modalite foF2, ikinci modalite TEİ ile birlikte kullanılarak yüksek çözünürlüklü ve hassas bir şekilde kestirilmiştir. Elde edilen kestirim haritaları yardımı ile IRI-Plas modelinin girdilerini yakın gerçek zamanda güncelleyerek IONOLAB-RAY'de KD için en uygun yanca ve yükseliş gönderim açıları, en uygun frekans otomatik olarak sunulabilmektedir. Kaydedilmiş eğik iyonogramlar ile elde edilen ışın izleme yayılım yolu kestirimleri karşılaştırılmıştır. IONOLAB-CK yöntemi ile kestirilen yüksek çözünürlüklü foF2 haritaları kullanılarak girdileri güncellenen IRI-Plas, IONOLAB-RAY arka plan iyonküre modeli olduğunda gerçek eğik iyonogramda gözlenen değerler IONOLAB-RAY ile vericiden alıcıya başarı ile tespit edilmiştir.