Ανίχνευση χαρακτηριστικών δομών σε χρονοσειρές δεκτών GNSS για μελέτες του διαστημικού καιρού

Παπαδοπούλου, Φωτεινή Παρασκευή

Detection of characteristic patterns in GNSS time series for space weather studies

Διπλωματική εργασία

Author

Παπαδοπούλου, Φωτεινή Παρασκευή

Date

2024-10-24

Advisor

Χλούπης, Γεώργιος

Πτυχιακή εργασία (1.521Mb)

Δήλωση συγγραφέα διπλωματικής εργασίας.pdf (114.1Kb)

Keywords

Ήλιος ; Διάστημα ; Ηλιακές εκλάμψεις ; Εκτοξεύσεις στεμματικής μάζας ; Γεωμαγνητικές καταιγίδες ; Χρονοσειρές GNSS ; Μέθοδος του φυσικού χρόνου

Abstract

Στο διαστημικό και γήινο περιβάλλον υπάρχουν διάφορα δυναμικά, δηλαδή μεταβαλλόμενα, γεγονότα, φαινόμενα και συστήματα. Οι αλλαγές αυτές που διακρίνονται για τις ποσοτικές και ποιοτικές τους διεργασίες μπορεί να είναι ήπιες ή ισχυρές. Τέτοια γεγονότα είναι οι ηλιακές εκλάμψεις (solar flares), οι εκτοξεύσεις στεμματικής μάζας (Coronal Mass Ejections) και οι γεωμαγνητικές καταιγίδες (geomagnetic storms), που είναι δυνατό να φανερώσουν τα αίτια, την εξέλιξη, καθώς και άγνωστους μηχανισμούς δημιουργίας διαφόρων συμβάντων. Επίσης, διαταραχές με έντονο μαγνητικό πεδίο και άλλα φαινόμενα που λαμβάνουν χώρα στον διαπλανητικό και διαστημικό χώρο επιφέρουν επιπτώσεις σε διαστημικές και γήινες υποδομές, όπως φθορές σε δορυφόρους και διαταραχές στις τηλεπικοινωνίες, αλλά και στην ανθρώπινη υγεία. Στην παρούσα εργασία πραγματοποιείται η μελέτη δύο γεωμαγνητικών καταιγίδων με σκοπό την πρόβλεψη τους με μέθοδο που δεν έχει ξανά χρησιμοποιηθεί. Η πρώτη εκτυλίχθηκε στις 10 – 12 Μαΐου του 2024 και η δεύτερη στις 24 Ιουλίου του 2024. Αναλυτικότερα υλοποιήθηκε η καταγραφή χρονοσειρών από δέκτη GNSS, και συγκεκριμένα των τιμών της παράμετρος S4 (λόγος σήματος προς θόρυβο), και χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος του φυσικού χρόνου για την ανάλυση των σημάτων. Η μοντελοποίηση της πληροφορίας υλοποιήθηκε με επαναληπτικό κώδικα.

Abstract

In the space and Earth environment there are various dynamic, i.e. changing, events, phenomena and systems. These changes, which are distinguished by their quantitative and qualitative processes, can be mild or strong. Such events are solar flares, coronal mass ejections and geomagnetic storms, which can reveal the causes, evolution and unknown mechanisms of the creation of various events. In addition, strong magnetic field disturbances and other phenomena occurring in interplanetary and space area have implications for space and Earth infrastructure, such as damage to satellites and disruptions to telecommunications, as well as for human health. In this paper, a study of two geomagnetic storms is carried out in order to predict them using a method that has not been used before. The first one unfolded on 10 - 12 May 2024 and the second one on 24 July 2024. More specifically the recording of time series from a GNSS receiver was implemented, specifically the values of the S4 parameter (signal-to-noise ratio), and the natural time method was used to analyse the signals. The information modelling was implemented with iterative code.