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簡介:

      福爾摩沙衛星三號-全球定位/氣象(GPS/MET)系統接收器又稱為全球定位系統掩星實驗量測儀( GPS Occultation Experiment, 簡稱GOX )。它是由JPL根據其發展的TRSR-II空中搭載用GPS接收機(別名黑傑克,Black Jack)加以改良設計而成之太空規格的高精度GPS雙頻接收機,負責追蹤並收集GPS訊號。GOX是福衛三號的首要科學儀器,擔負著整個大氣、大地與太空之電離層科學觀測任務。它是由兩個GPS接收器、兩個高增益( high-gain )掩星天線、及兩個精密軌道( Precise Orbit Determination,簡稱POD )天線所構成。GOX收集到的掩星與精密軌道資料則貯存於固態記億體/酬載電腦( Solid State Recorder/Payload Computer (SSR/PC) ),它同時也負責貯存TIP資料。

      全球定位/氣象(GPS/MET)系統接收器之觀測原理是利用繞地低軌道衛星(Low Earth Orbit satellite,簡稱LEO satellite)上之GPS接收器來觀測GPS無線電波訊號在傳播時穿過地球大氣層及電離層所產生的折射現象,即接收GPS訊號的時間延遲現象來計算大氣偏折角度或全電子含量(Total Electron Content, TEC),再利用Abel積分轉換為折射係數剖面,進而導出電離層中之電子密度或大氣中之溫度、壓力、及水汽含量等資料。這是一種不受天候影響之大氣無線電波折射探測技術,稱為GPS電波掩星觀測法。掩星觀測技術發展最早是自六十年代中期開始,由美國the Jet Propulsion Laboratory(JPL)所發展,而由美國史丹佛大學用來研究大陽系行星的大氣層及電離層,相關的研究持續了40多年至今,包含金星(Venus)大氣層研究,木星(Jupiter),土星(Saturn),天王星(Uranus),及海王星(Neptune)大氣層研究,以及行星外帶環狀層結構。將掩星觀測技術用於地球電離層及大氣參數研究,最早也是由美國JPL所發展,而實際實驗與應用是在西元1993年由美國大氣研究大學公會(the University Corporation for Atmospheric Research,簡稱UCAR)所發展的全球定位/氣象系統(the Global Position System/Meteorology,簡稱GPS/MET)。隨著GPS/MET 的成功,許多國家都逐漸建立起了往太空延伸的GPS 電波掩星觀測實驗。顯示GPS 電波掩星觀測技術,已達實用的程度。由臺灣及美國共同合作的福衛三號(FORMOSAT-3/COSMIC)也於2006年月15日於美國升空,並執行新的GPS 電波掩星觀測任務,利用六顆低軌衛星,每顆衛星上的兩個GPS接收器掩星觀測天線,可以大量提高對同一地區觀測的頻率,提供每天超過2500筆的掩星觀測資料。這種非傳統的觀測資料,對於彌補觀測資料不足之區域(如海洋及極地區域)特別有效益,因此在改善台灣地區天氣預報的準確度是相當明顯的。 此外這些大量的掩星觀測資料在氣象方面,不僅可以增進全球及地區天氣預報作業的精確性,對於全球氣候變遷的研究、氣象模式的建立及校正等也提供了相當多的幫助。在電離層方面,除了增進太空天氣之監控與預報能力之外,亦可與TIP(註一)與TBB(註二)資料合併使用,以研究極光範圍、電磁波的信號閃爍現象、以及電離層的不規則體結構與斷層掃瞄技術;甚至可改進太空天氣預報技術,監控太陽風暴。另外,透過POD天線精密軌道資料我們可藉由對福衛三號的精密定軌,反算出地球的重力場分佈;不但可以用來偵測高空重力波的傳播,也有助於研究海面高度的變化與地下斷層結構。

      本資料庫所提供的全球定位/氣象系統接收器資料主要為電離層掩星觀測資料,包括掩星觀測地點資料、電子密度資料、全電子含量資料、電腦斷層掃瞄資料映射資料(foF2hmF2及hF2)及電子密度垂直剖面圖等。該資料庫目前由本所的蔡龍治教授所領導的電離層探測實驗室所負責處裡分析及維護。欲使用這些資料請先洽詢蔡龍治教授申請帳號密碼後才能逕行下載。

 

註一: TIP(Tiny Ionosphere Photometer)- 小型電離層光度計

註二: TBB(Tri-Band Beacon)- 三頻段信標儀