Contributions to the 3D ionospheric sounding with GPS data

La tesi proposa una serie d'algoritmes destinats a obtenir informacio del contingut d'electrons lliures presents a la ionosfera. El tipus de dades que s'utilitzaran seran basicament les corresponents a receptors de dades del sistema de posicionament global GPS. En aquest context, la tesi proposa dos aproximacions al problema: 1. L'us de dades de receptors de terra GPS combinades amb dades de ionosondes (que permeten obtenir perfils verticals del contingut d'electrons lliures de la ionosfera). Els receptors GPS donen una mesura del contingut total d'electrons en la linia de visio (i.e. integral de la densitat electronica a traves de la linia de visio o Contingut Total Electronic Oblicu). Ara be, el problema de les dades GPS de receptors de terra radica en el fet que son observacions basicament verticals i aixo provoca correlacions entre cel·les situades a la mateixa vertical, per tant no es possible descomposar aquesta integral de la densitat electronica en les distintes parts que la formen. Per tant es necessari introduir un tipus de data addicional que pugui ajudar a desfer aquestes correlacions. Diversos autors proposen l'us de models fisics o dades complementaries a les dades de receptors GPS de terra, per exemple amb dades de receptors GPS embarcats en satel·lits d'orbita baixa (Low Earth Orbiters o LEO), associades a linies de visio horitzontal. En aquest treball es proposa l'us de perfils verticals de densitat electronica obtinguts a partir de dades de ionosonda. Els resultats obtinguts en aquest treball mostren que es possible expandir en longitud/latitud la resolucio vertical que ofereixen els perfils verticals obtinguts a partir de ionosondes, amb discrepancies similars a altres tecniques de sondeig ionosferic. 2. Nova implementacio de l'algoritme d'inversio d'Abel. La inversio d'Abel es una eina que permet obtenir perfils verticals de densitat electronica a partir de dades GPS de receptors embarcats en LEOs. Per que sigui aplicable, aquesta tecnica pressuposa dues hipotesis. La primera es que la densitat electronica depen nomes de l'altura (hipotesis de simetria esferica), el qual implica una clara limitacio, especialment en zones on la variabilitat horitzontal de la densitat electronica es alta (per exemple en zones properes a l'anomalia equatorial o durant tempestes ionosferiques). La segona es assumir que el contingut electronic per sobre del LEO es negligible, el qual es menys cert a mesura que el LEO te una orbita mes baixa (com es el cas del satel·lit CHAMP, el qual te una orbita propera al maxim d'electrons lliures de la ionosfera). L'algoritme proposat en aquesta tesi proposa un apropament que permet la superacio de la hipotesi de simetria esferica mitjancant l'us de dades ionosferiques que descriuen la variabilitat horitzontal de la densitat electronica. Per tal de tenir en compte el contingut electronic per sobre del LEO, s'introdueix una variable extra a l'algoritme, permetent aixi la seva estimacio. Per validar la tecnica, s'han processat distints conjunts de dades corresponents a distints LEOs i epoques. Les comparacions amb ionosondes confirmen una millora superior al 30% respecte a la classica aproximacio que assumeix simetria esferica.