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신경회로망에 의한 3차원 전리권 Plasma tomography

전문가 제언: ○ 지구물리학에 있어서 plasma를 생각해 보면 인공위성에서 전파를 지상의 수신기에 의해 수신하고 전파의 지연을 관측하는 송신기(위성 상)와 수신기의 사이에 모든 전자의 수(TEC : Total Electron Content)를 측정하는 것이 가능하다. 측정되는 TEC의 값은 측정경로를 따라 전리권의 전자밀도의 선적분치(線積分値)이다. TEC와 전리권 전자밀도는 전기권 관측에 매우 중요한 매개변수(parameter)로 연구되고 있다.

○ GPS 위성을 이용한 관측은 연속적으로 가능하다. 수신기를 필요한 만큼 설치하는 것에 의해서 넓은 전리권의 영역에 대해 임의시각 TEC를 측정하는 것이 가능하게 되었다. 측정되는 TEC의 값은 측정경로에 따라 전리권의 전자밀도의 선적분치(線積分値)로 적분치를 이용하여 전자밀도를 재구성하는 것은 전형적인 tomography 문제이다. 그러나 동시 관측이 되는 데이터의 양 및 경로에 편중하고 수평방향으로 경로가 없는 것에 따라서 종래의 CT면상(面象) 재구성법을 단순하게 응용하는 것만으로 수직방향 전자밀도의 구성을 재구성하는 것은 매우 어려운 일이다. 여기에서 plasma의 밀도분포 해명을 변화시키는 tomography적 해석법이 여러 가지로 연구되고 있다.

○ 일본에서 4개의 관측소의 전리층 관측기를 설치하였다. 재구성된 최대 전자밀도, 최대 전자밀도의 높이를 저위도의 Okinawa(沖縄)(128.15°E, 26.67°N)를 포함한 다른 관측소에서 24시간을 걸쳐 관측된 전리층 관측기 데이터와 비교해 보면 해석결과가 실제 데이터와 일치하는 것과 이 방법에 의해 수직방향의 전자밀도 분포도 좋은 정밀도를 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다.

○ TEC를 계산하는 방법으로서 높이를 일정하게 한 Thin-shell 모델과 비교하여 특히, 전리권 변화가 큰 적도 이상영역에 있어서 높은 정밀도 TEC를 계산하는 것이 가능하다. 이 방법은 15분마다 관측 데이터를 이용하여 재구성하는 하기 때문에 준 리얼타임적 전리권의 변화를 얻을 수 있다.

저자: Ma Xiaofeng, Takeda Tatsuoki
자료유형: 학술정보