Die Ionosonde Juliusruh

Die IAP-Außenstelle in Juliusruh ist für ihre über 50 Jahre andauernden Ionosonden-Messungen hoher Qualität bekannt. Seit Dezember 2011 betreiben wir die neueste Version von sog. Digisonden, eine DPS-4D. Mit dem Digisonde-4D-Modell werden die aktuellsten Möglichkeiten neuer digitaler HF-Schaltungen und sog. Eingebetteter Computer realisiert. Das "D" in diesem Modell bezieht sich auf die digitalen Sender, Filter und Empfänger, die digitale Auf- und Abwärts-Konverter verwenden. Diese technischen und Software-Innovationen machen es möglich, die Qualität der Standard-Ionogramme zu verbessern sowie die Messung zu beschleunigen, um Zeit für zusätzliche Ionosphärenexperimente von Interesse zu sparen. So können jetzt z.B. Drift-Messungen in der ionosphärischen E- und F-Schicht durchgeführt werden.


IAP-Außenstelle Juliusruh mit Blick auf den Antennenträger der Ionosonde.

Messprinzip - Vertikalsondierung

Im Frequenzbereich zwischen 1 und 30 MHz werden kurze elektromagnetische Impulse senkrecht in die Ionosphäre abgestrahlt und nach ihrer ionosphärischen Reflexion am selben Ort empfangen. Aus den ionosphärischen Echos werden Amplitude, Laufzeit (scheinbare Reflexionshöhe), Dopplerverschiebung, Polarisation und Einfallswinkel abgeleitet und in einem sog. Ionogramm in Abhängigkeit von der Frequenz dargestellt.


Beispiel eines typischen Sommer-Ionogramms, von der Ionosonde in Juliusruh am 11. Juni 2014 um 12.43 Uhr UT aufgenommen. Es werden die Echokurven (farbig) und das abgeleitete Elektronendichteprofil (schwarze Kurve) gezeigt. Im linken Teil der Abbildung sind eine Reihe von Ionosphären-Standard-Parametern, die automatisch aus den Echo-Spuren ermittelt werden, und Elektronendichteprofil-Koeffizienten zusammengestellt. An der Unterseite des Ionogram ist für HF-Kommunikationszwecke eine Tabelle der maximalen nutzbaren Frequenzen (MUF) in Abhängigkeit von dem Übertragungspfad Abstand D abgebildet.

Messprinzip - Drift-Modus

Ionosonden-Driftmessungen basieren auf der Abschätzung der Doppler-Verschiebung des ionosphärischen Plasmas in einem Bereich von etwa 400 km Durchmesser lokal über der Messstation.

Jahreszeitliche Variation der Ionosonden-Zonaldrift im E-Schicht-Höhenbereich von ca. 95 bis 100 km (blau - Ostdrift, rot - Westdrift) über 9 Tage gleitend gemittelt.

Neben den wissenschaftlichen Aspekten der Ionogramme werden diese regelmäßigen Messungen routinemäßig zur Überwachung und Vorhersage der aktuellen Ionosphärenbedingungen eingesetzt. Seit kurzem werden solche Routinebeobachtungen mit den Möglichkeiten der Vorwärtsstreuung ergänzt. Diese erlauben den Empfang gesendeter Signale von anderen Digisonden, die einige hundert Kilometer von Juliusruh entfernt sind. Die Ionosonde Juliusruh ist Teil des internationalen Ionosonden-Netzwerkes GIRO (Global Ionospheric Radio Observatory) und des Europäischen Ionosonden-Netzwerkes DIAS (DIgital upper Atmosphere Server).

Technische Parameter

Frequenzbereich1 bis 15 MHz (0.5 - 30 MHz)
Spitzenleistungmax. 2x 150 W
Pulsbreite533µs, (16x 33µs)
Sendeantenne2 gekreuzte Rhombusantennen (70 m Mast)
Empfangsantenne4 gekreuzte Rahmenantennen
Höhenauflösung

1 - 2,5 km

 

 

Veröffentlichungen

  • J. Mielich und J. Bremer, Long-term trends in the ionospheric F2 region with different solar activity indices, Ann. Geophys., 31, 291-303, doi:10.5194/angeo-31-291-2013, 2013
  • J. Mielich und J. Bremer, A modified index for the description of the ionospheric short- and long-term activity, Ann. Geophys., 28, 2227-2236, doi:10.5194/angeo-28-2227-2010, 2010