Comparison of E Layer Critical Frequency with IRI-2016 Model Over Southeast Asia
โดย ธนพร อยู่ประสพโชค
ปี 2563
บทคัดย่อ
วิทยานิพนธ์นี้นำเสนอการเปรียบเทียบระหว่างความถี่วิกฤตในชั้น E (foE) ที่วัดได้กับแบบจำลอง IRI-2016 และวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงอย่างผิดปกติของปรากฏการณ์การแผ่ของชั้น E (foEs) ในบริเวณเส้นศูนย์สูตรแม่เหล็กที่มีการไอออไนเซชั่นในชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์อย่างผิดปกติ ณ ทวีปเอเชียตะวันออกเฉียงใต้
ตัวแปร foE และ foEs ทำการเก็บข้อมูลจากสถานีไอโอโนซอนด์ 3 แห่ง ได้แก่ สถานีเชียงใหม่ สถานีชุมพร ในประเทศไทย และสถานีโคโตตาบัง ในประเทศอินโดนีเซีย ข้อมูลในทุก ๆ ชั่วโมงของตัวแปร foE และ foEs ตั้งแต่ปี พ.ศ.2553 ถึงปี พ.ศ. 2561 ถูกใช้เพื่อวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงแบบรายวัน รายฤดูกาล รายปี และความแตกต่างระหว่างปีที่มีปฏิกิริยาจากดวงอาทิตย์มีค่าสูงและต่ำ นอกจากนี้ทาการเปรียบเทียบระหว่างค่าที่วัดได้จริงกับค่าที่ทำนายได้จากแบบจำลอง IRI-2016 ค่าเปอร์เซ็นต์การเบี่ยงเบน (% PD) ถูกใช้เพื่อวิเคราะห์ความแตกต่างระหว่างค่าที่วัดได้กับค่าที่ทำนายได้จากแบบจำลอง
ผลที่ได้แสดงให้เห็น (1) ค่าของ foE ที่วัดได้กับที่ทำนายได้จากแบบจำลอง IRI มีการเปลี่ยนแปลงเหมือนกัน กล่าวคือ foE มีค่าเพิ่มขึ้นในช่วงหลังจากพระอาทิตย์ขึ้นจนมีค่าสูงที่สุดในช่วงเวลาเที่ยง จากนั้นจะมีค่าลดลงจนถึงพระอาทิตย์ตกดิน และจางหายไปในช่วงเวลากลางคืน โดยปกติค่า foE เปลี่ยนแปลงอยู่ระหว่าง 2 ถึง 4 เมกะเฮิรตซ์ อย่างไรก็ตามแบบจำลอง IRI ทำนายค่าสูงกว่าค่าที่วัดได้จริงที่สถานีเชียงใหม่และชุมพร ในขณะที่สถานีโกโตตาบังค่าจากแบบจำลอง IRI มีค่าต่ำกว่าค่าที่วัดได้จริง นอกจากนี้ foE แปรผันตรงกับปฏิกิริยาจากดวงอาทิตย์ ดังแสดงด้วยผลของ foE ในปีที่ปฏิกิริยาจากดวงอาทิตย์มีค่าสูง (พ.ศ. 2558) จะมีค่าสูงกว่าปีที่เกิดปฏิกิริยาจากดวงอาทิตย์ที่มีค่าต่ำ (พ.ศ. 2553) สำหรับทั้ง 3 สถานี การเปรียบเทียบระหว่างสถานีทั้ง 3 พบว่าสถานีโกโตตาบังมีค่า foE สูงที่สุด ขณะที่สถานีเชียงใหม่มีค่าต่ำที่สุด (2) การเปลี่ยนแปลงของ foEs แสดงค่าเพิ่มขึ้นในช่วงเวลาพระอาทิตย์ขึ้นและสามารถวัดค่าในเวลากลางคืนค่าที่วัดได้อยู่ระหว่าง 4 ถึง 8 เมกะเฮิรตซ์ โดยที่สถานีชุมพรมีค่า foEs สูงที่สุดในขณะที่สถานีโกโตตาบังมีค่าต่ำที่สุด นอกจากนี้ที่สถานีเชียงใหม่ในปี ที่ปฏิกิริยาจากดวงอาทิตย์มีค่าสูงมีค่า foEs สูงกว่าปีที่เกิดปฏิกิริยาจากดวงอาทิตย์ที่มีค่าต่ำ ขณะที่สถานีชุมพรและสถานีโกโตตาบังปีที่เกิดปฏิกิริยาจากดวงอาทิตย์ที่มีค่าต่ำมีค่า foEs สูงกว่าปีที่ปฏิกิริยาจากดวงอาทิตย์มีค่าสูง ทั้งนี้ข้อมูลจากงานวิจัยนี้มีส่วนช่วยในการออกแบบระบบการสื่อสารระยะไกลในย่านความถี่สูง และถูกนำไปปรับปรุงและพัฒนาแบบจำลอง IRI ต่อไป
Abstract
This thesis presented a comparison between the E layer critical frequency (foE) observations and the IRI-2016 model predictions. Moreover, the anomalous variations of sporadic-E (foEs) phenomenon at the equatorial ionization anomaly (EIA) over Southeast Asia were analyzed.
The foE and foEs parameters were collected from three ionosonde stations, namely Chiang Mai and Chumphon in Thailand, and Kototabang in Indonesia. The hourly values of foE and foEs variables from 2010 to 2018 were analyzed to find daily, seasonally, and yearly variations and differences between the low and high solar activities. Besides, the comparison between the observations and the IRI-2016 model predictions was proposed. The percentage deviation (% PD) was used to analyze the differences between the measured values and the model predicted values.
The results showed that: (1) both the observed foE values and the model predicted values similarly changed as they raised after the sunrise to the highest values at noon, and then decreased after noon to the lowest levels at sunset hours. In general, the foE values varied between 2 and 4 MHz. However, the IRI model predicted the higher foE values than the observed values, especially at Chiang Mai station and Chumphon station. On the other hand, the observed foE values were higher than the IRI model predicted values at Kototabang station. Furthermore, the foE values directly related to the solar activity, as the foE values during high solar activity (2015) were higher than those during low solar activity (2010) at all stations. Comparing among these three stations, the highest values occurred at Kototabang station while the lowest values occurred at Chiang Mai station. (2) The changes of foEs values at all stations occurred during daytime. The measured values during nighttime were 4-8 MHz. Meanwhile, the Chumphon station showed the highest values of foEs while the Kototabang station showed the lowest values. In addition, at Chiang Mai station, foEs values during high solar activity were higher than foEs values during low solar activity. In contrast, at Chumphon station and Kototabang station, foEs values during low solar activity were higher than foEs values during high solar activity. This research results contributed to the design of communication systems in the high-frequency range and could be used in the development of the IRI model.
Download : Comparison of E Layer Critical Frequency with IRI-2016 Model Over Southeast Asia