Osservazione e studio delle scintillazioni ionosferiche

 

Dal 2003 l’INGV è impegnato in una nuova tecnica di osservazione dell’alta atmosfera che prevede l’uso di speciali ricevitori GPS. Tali ricevitori si differenziano da quelli tradizionalmente in uso poiché utilizzano una frequenza di campionamento a 50 Hz che permette l’osservazione di fenomeni ionosferici transienti quali le scintillazioni ionosferiche. Le scintillazioni vengono essenzialmente definite come effetti di diffrazione sui segnali satellitari e sono provocate da irregolarità della densità elettronica in ionosfera. Le scintillazioni avvengono tipicamente nella ionosfera equatoriale e polare, ma, seppur raramente, possono essere osservate anche a medie latitudini. L’INGV gestisce cinque stazioni di osservazione: tre nell’emisfero nord, alle isole Svalbard, e due nell’emisfero sud, presso le basi antartiche Mario Zucchelli e Concordia. Le stazioni di misura sono equipaggiate con ricevitori chiamati GISTM (GPS Ionospheric Scintillation and TEC Monitor), in grado di misurare il contenuto elettronico totale (TEC, Total Electron Content) sulle frequenze L1 e L2 e, contemporaneamente, di fornire gli indici di scintillazione sulla frequenza L1. La disponibilità di tali dati ha permesso lo studio delle cause di scintillazione durante fenomeni di tempesta magnetica, fornendo importanti informazioni sull’origine, l’evoluzione e la dinamica del plasma ionosferico in condizioni disturbate. Sono inoltre in atto analisi statistiche volte alla comparazione delle misure di scintillazione con osservazioni da radar SuperDARN su entrambi i poli. Accanto a studi prettamente scientifici, condotti anche grazie a collaborazioni internazionali, il monitoraggio delle scintillazioni ionosferiche ha ovvie ricadute di tipo applicativo per la previsione e la mitigazione degli effetti di corruzione sui segnali trans-ionosferici. L’INGV è coinvolto anche su questo fronte avendo collaborato sia alla realizzazione di un modello di previsione delle scintillazioni ionosferiche, sia allo sviluppo di opportune tecniche di mitigazione degli effetti dannosi delle scintillazioni sui sistemi di navigazione e posizionamento.

Il seminario ospiterà un breve intervento del Dott. Vincenzo Romano riguardo la nuova stazione di misura installata presso la stazione Concordia durante l’ultima campagna antartica.

Articoli di approfondimento:

Mitchell C.N., Alfonsi L., De Franceschi G., Lester M., Romano V., Wernik A.W. (2005) - GPS TEC and scintillation measurements from the polar ionosphere during the October 2003 storm, Geophysical Research Letters, 32, 12, L12S03, doi:10.1029/2004GL021644.

De Franceschi G., Alfonsi L., Romano V. (2006) - ISACCO: an Italian project to monitor the high latitudes ionosphere by means of GPS receivers, “Eye on ionosphere” GPS Solutions, doi:10.1007/s10291-006-0036-6.

Wernik A.W., Alfonsi L., Materassi M. (2007) - Scintillation modeling using in situ data, Radio Science, 42, RS1002, doi:10.1029/2006RS003512.

De Franceschi G., Alfonsi L., Romano V., Aquino M., Dodson A., Mitchell C.N., Spenser P., Wernik A.W. (in press) - Dynamics of high-latitude patches and associated small-scale irregularities during the October and November 2003 storms, Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics.