Pengembangan sistem pengamatan TEC GPS u (1)

Pengembangan sistem pengamatan TEC GPS untuk

monitoring cuaca antariksa dan gempa bumi

Buldan Muslim1)_{, Joni Effendi}2)

Space Science Center, LAPAN Jl. Dr. Junjunan 133 Bandung 40173

Email: mbuldan@gmail.com

Pengembangan

sistem pengamatan TEC GPS

untuk monitoring cuaca antariska

dan gempa bumi

Peralatan, data dan metodologi

Kesimpulan

Pengamatan GPS di Indonesia

Hasil dan pembahasan

Pendahuluan

Dinamika ionosfer

Pentingnya

pengamatan ionosfer

Sistem dan Teknologi GPS

TEC GPS Aplikasi TEC

Cuaca antariksa Gempa bumi

Sistem dan teknologi GPS

GNSS = GPS, GALILEO, GLONASS, COMPAS, QZSS

GNSS = Global Navigation Satellite System

SPACE

CONTROL GNSS USER

Differential GPS

Penentuan posisi GPS

Point Positioning GPS

SPS PPP

Efek ionosfer dan troposfer direduksi hampir 99 %

Memerlukan koreksi kesalahan pengukuran jarak GPS Include model ionosfer Klobuchar

TROPOSFER : uap air, temperatur, tekanan

IONOSFER : TEC, foF2, sintilasi ionosferr

Tsugawa, T., Buldan, M., ..., 2012

1. Pendahuluan: Pentingnya pengamatan ionosfer

Ionosfer: Dikontrol secara kuat oleh aktivitas matahari

Sensitif terhadap aktivitas gempa bumi dan fenomena meteorologi

Aktivitas matahari

proxy

deteksi

terkait

Dinamika ionosfer

variabilitas ionosfer

Spasial Temporal Ionisasi,

rekombinasi, dan komposisi atmosfer

Horisontal vertikal Panjang sedang pendek

Transport ~1000 km, hours badai geomagnet

MSTID:

~ 300 km, minutes gelombang gravitasi

atmosfer

(terkait meteorologi) SSTID:

~ 20-60 km: seconds gelombang akustik Spread F-ionosonde

FAI-EAR KTB Sintilasi-GPS skala kecil : cm - m

Tsugawa, T., Buldan, M., ...(2012)

GPS di Indonesia

LAPAN BIG BPN Universitas

ITB, ITS, UGM LIPI

TEC and Scintillatiom Rinex Rinex

Rinex

Untuk pengamatan ionosfer resolusi spasial sangat rendah:

Hanya TID skala besar MSTID (wave length ~ 300 km)

SSTID (wave length: tens km) tidak dapat diamati

secara spasial

Pengembangan sistem pengamatan

TEC GPS _{resolusi dan cakupan} untuk meningkatkan

pengamatan ionosfer di Indonesia

1. Pendahuluan

LAN

www

ftp://foss.dirgantara-lapan.or.id fling

ftp script for uploading fling

GPS combination data server (Hourly GPS data)

GPS data GPS orbit data Ultra (IGUWWWWDOY.sp3)

Internet

BIG GPS data server (Rinex GPS data)

TEC computation PC

Observation equation of pseudorange (Wells, et al, 1987)

The fundamental observation equation of GNSS Code-pseudorange (Elizadech et al, 2013)

... observation equations such as .. (Abidin, 1992)

meteo _ionosfer

permukaan

_bumi

banjir

air laut

(Lui, 2004)

Estimasi TEC dari data GPS

Ionospheric Pierce Point

Salah satu parameter cuaca antariksa: Sintilasi ionosfer

Indek sintilasi ionosfer dapat diturunkan dari data TEC GPS

TEC

DSTEC

ROT = DSTEC/DT

ROTI Index (ROTI)

ROTI = STD(ROT)

Ionosfer

GPS satellite

Ionosfer

_{tidak dapat diterima receiver}Beberapa sinyal GPS

Penentuan prekursor gempa bumi

dengan analisis Harmonik TEC GPS

a

o

is the daily mean of TEC

To distinguish the daily variations anomaly of ionospheric TEC globally

caused by solar activity and locally caused by seismic activity, the

spatial variation of diurnal variation of TEC over earthquake

Penentuan prekursor gempa bumi

dengan analisis korelasi silang variasi diurnal ionosfer

SAMPALI

CIBINONG

Anomali

Anomali Korelasi silang

~ 1 , tidak ada anomali di sekitar SAMPALI

Sliding Short Term FFT

Ciri-ciri tsunami: semakin jauh dari episenter semakin panjang

periodenya, sementara amplitudo semakin kecil

3. Hasil dan pembahasan

Kombinasi data GPS

Data TEC

Aplikasi data TEC

Monitoring cuaca antariksa -sintilasi ionosfer

Monitoring gempa bumi

Sebelum gempa: prekursor ionosfer Sesudah gempa:

tsunami

Kombinasi data GPS

SSSSDOYhP12.YYC

SSSSDOYHL12.YYC

SSSSDOYHEPOK.YYC

SSSSDOYHPOS.YYC

SSSSDOYTDP.YYC

SSSSDOYHP21.YYC

Format dan struktur data TEC GPS harian

(RAW TEC / uncallibrated, unselected, unfiltered)

file name: SSSSDOYH.YYT

ASCII 11 Columns Structure

Hour Minute Second Latitude Longitude Elevation PRN STECcode STECph DSTECph STECcph

tec(1:5,:) Columns 10 through 11

Aplikasi TEC GPS

RAW GPS TEC

untuk monitoring cuaca antariksa dan gempa bumi

Callibrated TEC

untuk

Precise point positioning

(PPP)

MSTID

Irregularitas

ionosfer

Efek tsunami

di ionosphere fenomena meteo _{Indek ROTI} di ionosfer

(petir,

angin topan dll)

badai geomagnet badai matahari

Anomali TEC

Anomali variasi diurnal TEC

par gempa 26 Desember 2004

Prekursor Gempa Bumi di Ionosfer

Anomali diurnal TEC

Buldan (2009) Text

R = 10

0,43M

_{M = (log R) / 0,43}

TextText

Indek sintilasi ionosfer dari TEC GPS dan

irregularitas ionosfer skala 3 meter dari

IPP, 05:00 UT , November 2013

Pengamatan TEC GPS setiap jam: dapat ditingkatkan

4. Kesimpulan

Sistem pengamatan TEC GPS telah dikembangkan dari data GPS BIG dan IGS dalam upaya monitoring cuaca antariksa dan gempa bumi near real time

Beberapa data GPS IGS memberikan data setiap 1 jam bisa untuk monitoring prekursor gempa bumi

Data GPS BIG saat ini memberikan data GPS setiap jam dengan resolusi pengamatan 30 detik

dapat diupgrade dengan resolusi 1 detik setiap 5 menit berpotensi untuk monitoring aktivitas seismik

Jika diintregasikan dengan data seismik, TEC GPS dapat digunakan memperkuat sistem peringatan dini tsunami dan gempa bumi