イオノゾンデ・イオノグラムについて


イオノゾンデとイオノグラム

電離層の観測はイオノゾンデという観測装置で行っています。 イオノゾンデによって取得される電離層の一次観測データ をイオノグラムと呼びます。 横軸が周波数（1〜30ＭＨｚ）、縦 軸が見かけの電離層高度（0〜1000km）、色が反射波の相対的な強度（0〜255）を表していて、その時、 どの周波数の電波がどの高さに存在した電離層によってどの程度の強さで反射さ れたか・・・（どの周波数の電波を通信に利用できるのか？）を知ることができます。 電波観測記録では地上からパルス電波を上方に向けて発射す ると、電離圏からの反射波を地上で受信することができます。こ のときの電波の遅延時間から反射波の見掛高さ（ｈ’）を得ます。
下の図、下段は、地上観測によって得られる反射波の観測周 波数対反射点見掛高さの記録（ボトムサイド・イオノグラム）を示 し、これにより高度３００km付近のF2層、またはF層の最大電子 密度の高度より下側(ボトムサイド)の電離圏構造を観測することができます。

現在定常観測で15分ごとに更新されるイオノグラムを こちらのHPから見ることができます。

イオノグラムの見方

この図はイオノグラムにすべてのトレースが現れたとしたときの代表的なパター ンを描いたものです。実際のイオノグラムにはこれらのパターンのうちのいくつ かがその時々の条件(季節や時間)によって様々な形に現れます。
foで始まる記号は、それぞれあとに続く層の 臨界周波数(その層の一番高い所）を示し、h'はそれぞれの層の見掛けの高さです。
周波数を示すパラメータにはそれぞれO (正常波成分)とX (異常波成分)があり ますが、イオノグラムに常に両方が現れるわけではないので注意が必要です。O成分とX成分は常に国分寺、 沖縄で0.6MHz、稚内で0.7MHz離れていることがわかっています。(この値は電子ジャ イロ周波数の1/2)

イオノグラムの読み取りデータについての詳しい読み方については、次項の 各種電離層パラメータの見方で説明してあります。 内容はやや専門的になります。

各種電離層パラメータの見方

情報通信研究機構（ NICT ）(旧CRL:通信総合研究所)では定常観測で得られたイオノグラムから 16のパラメータを数値として取り出すことで各パラメータ についての統計的な解析を行うことができます。 これらのデータは全国の大学や研究機関で利用されていますし、同様の 観測が世界中で行われておりWDC(World Data Center） の一環として世界中から集められた電離層のデータを管理、提供しています。

上のイオノグラムの説明図には載ってはいませんが、イオノグラムから読み取ることができる（読み取りデータには載っている）パラ メータの意味について説明します。



TYPE
スポラディックE層の形態。low,flat,cusp type などがある。


fbEs
F領域のスポラディックE層による遮蔽がなくなる 周波数。言い換えるとF層に対してスポラディックE層が透明になる周波 数


M3000F1, M3000F2
F1層、F2層それぞれの電波伝搬可能周波数を 3000kmを標準距離として算出するパラメータ


df1 - df4
散乱が起きたときの散乱幅。df1, df2が正常波成分の 散乱の始まりと終り周波数、 df3, df4が異常波成分の散乱の最初と終り周波数の値

イオノグラムからデータを読み取るときは、数値のほかに、そ の数値の信頼性などをより詳しく説明するためにアルファベットで限定記号と説明記号をつけることがあります。 これらの記号はURSI(国際電波科学連合) の基準に従っています。

　例 foF2:　116 [JR] ----> 11.6MHz 吸収により異常波成分から求めた
J -> 限定記号 R -> 説明記号
　

---限定記号---
読み取り数値の信頼度を示す記号アルファベットでA,D,E,I,J,M,O,T,U,Zを使う。 説明記号との区別のため1番目につける
A より小　限定記号としてのAはfbEsのみに用いる
D より大
E より小
I 測定されなかった値を内そうで置き換えた
J 正常波成分の値を異常波成分から求めた
M 正常波成分と異常波成分が区別できない
O 異常波成分を正常波成分から求めた
U 数値が不正確か疑わしい
Z 測定値をZ波成分から求めた

---説明記号---
A-H,K,L,N,O,R,V,W,Xを使う。限定記号との区別のため２番目につける　 という規則がある。よって記号が一つだけのとき、それは説明記号である
A F層のパラメータに使用された場合、低い所にあるEs層によって測定が影響を受けたことを表す。 （fbEsもF層のパラメータであることに注意）
Esパラメータに使用された場合、正常波と異常波の区別が明確でなくfminFxとftEsの比較などがら類推して決定したことを表す。
B fmin付近の吸収によって測定が影響を受けたか不可能になった
C 観測機の故障
D 周波数の上限を超えて測定が不可能、あるいは影響を受けた
E 周波数の下限を超えたため測定が影響を受けた
F 周波数スプレッドによって測定が不可能、あるいは影響を受けた
G 電子密度が小さすぎるため正確な測 定ができない
H 成層の出現によって測定が影響を受けたか不可能になった
K 粒子E層が出現した
L 層と層との境目に遅延による尖りがないため測定が影響を受けたか 不可能になった
N 測定値が説明できないような状態
O 測定値が正常波成分である
Q レンジ型スプレッドの出現
R 臨界周波数付近の吸収のため測定が影響を受けたか不可能になった
S ノイズ
V 測定値に影響を及ぼすようなフォークの出現
W トレースがイオノグラムの高さの範囲の上限を超えたため測定が影 響を受けたか不可能になった
X 異常波成分を表す


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