Мониторинг пространственно-временной структуры ионосферы на основе метода радиопросвечивания

Ионосфера как среда, содержащая наибольшее количество электрических зарядов в атмосфере, занимает ключевое место как в протекании физических и химических процессов в околоземной плазме, так и в диагностических возможностях для наблюдения процессов, которые происходят в земной атмосфере и в околоземном космическом пространстве.
Диагностика состояния ионосферы не только приносит традиционно известные сведения об условиях распространения радиоволн в околоземном пространстве, но и позволяет следить за процессами состояния земной атмосферы.
Антропогенные воздействия на верхнюю атмосферу прежде всего будут сказываться в силу указанных причин на состоянии и вариациях ионосферы. Именно вариации плазмы ионосферы могут наиболее простыми способами принести информацию об искусственном воздействии на геофизические процессы в верхней атмосфере.
Из-за сильной пространственной и временной изменчивости регулярных параметров ионосферы и наличия в ней неоднородностей актуальной становится задача построения трехмерных моделей ионосферы. Главную роль в реконструкции двух- и трехмерных параметров среды должны играть методы мультитрассового радиозондирования, позволяющие получать информацию в реальном времени, имеющие развитую техническую базу и хорошо проработанные методики измерения и интерпретации результатов.
Математическая основа томографии связана с интегральной геометрией, где требуется восстанавливать объект, имея данные о нем в виде интегралов по многообразиям меньшей размерности. В частности, в радиотомографии ставится задача восстановления двумерной структуры объекта по набору одномерных проекций, которая приводит к классическому преобразованию Радона, а наличие набора двумерных проекций дает возможность ставить задачу восстановления трехмерной структуры объекта.
Методы интегральной геометрии Радона позволяют получить точное решение уравнения компьютерной томографии, к которому может быть отнесено и уравнение радиопросвечивания ионосферы, лишь в тех случаях, когда исходные данные заданы точно. На практике исходные данные в силу их дискретного представления не могут быть измерены точно. Поэтому возникает вопрос о корректности постановки задачи компьютерной томографии. Учитывая общность математической основы, задачу восстановления высотных профилей коэффициента преломления методом радиопросвечивания можно называть одномерной томографией и рассматривать ее как основу двух-(2D) и трехмерной (3D) томографии.
Используя данные глобальных навигационных систем, рассмотрено применение метода радиопросвечивания для мониторинга пространственно-временных вариаций, наблюдаемых в распределении электронной концентрации ионосферы в период геофизических возмущений.