Ionospheric Behaviors Over Korea Peninsula During the Super Geomagnetic Storm Using GPS Measurements

The super-geomagnetic storms called 2003 Halloween event globally occurred during the period of 29 through 31 which are the following days when the solar flares of X18 class exploded on 28 October 2003. The S4 index from GPS signal strength and the peak electron density ($NmF_2$) from GPS tomography method are analyzed according to the date. The occurrences of the cycle slip and scintillation in the GPS signals are 1,094 and 1,387 on 28 and 29 October, respectively and these values are higher than 604 and 897 on 30 and 31 October. These mean the ionospheric disturbances are not always generated by the period of geomagnetic storm. Therefore, GPS S4 index is useful to monitor the ionospheric disturbances. Behaviors of ionospheric electron density estimated from GPS tomography method are analyzed with the date. At UT = 18 hr, the maximum $NmF_2$ is shown on 28 October. It agrees with $NmF_2$ variation measured from Anyang ionosonde, and the GPS signal are better condition on 30 and 31 October than 28 October. In conclusion, GPS signal condition is relation with geomagnetic activities, and depend upon the variation of the electron density. We will study the long-term data to examine the relationship between the GPS signal quality and the electron density as the further works.

GPS 관측자료에 나타난 초대형 지자기 폭풍 기간 동안 한반도 상공 전리층 양상

2003년 10월 28일에 X18 급의 태양 플레어가 발생한 다음날인 10월 29일부터 10월 31일까지 할로윈 이벤트로 불리는 초대형 지자기 폭풍이 전 지구적으로 발생하였다. 할로윈 이벤트 기간 동안 한반도 상공 전리권 양상을 살펴보기 위해서 GPS 신틸레이션 S4 지수와 GPS 토모그래피 기법을 사용한 최대 전자밀도($NmF_2$)의 변화를 날짜별로 분석하였다. GPS 신호손실과 신틸레이션의 총 발생 횟수는 10월 28일과 29일이 각각 1,094회와 1,387회로 30일과 31일의 604회와 897회에 비해 높게 나타났다. 이는 지자기 폭풍이 반드시 전리권 교란을 발생하지 않음을 의미 한다. 그러므로 지자기 폭풍이 아닌 전리권 교란을 감시하기 위해서는 지자기 교란 지수보다 S4 지수가 유용할 것이다. 전리권 전자밀도 변화 양상은 GPS 토모그래피 기법으로 산출된 전리권 최대전자밀도($NmF_2$) 값을 날짜별로 분석하였다. 10월 28일에 가장 높은 $NmF_2$ 값을 보이고 있다. 이는 안양 이온존데에서 관측된 $NmF_2$ 값의 변화와 일치되는 경향을 보이며, 전자밀도가 낮은 30일과 31일에 GPS 신틸레이션과 신호손실 총 발생회수가 낮게 나타나는 양상을 보이고 있다. 결론적으로 지자기 폭풍과 GPS 신호 품절의 상관성은 나타나지 않고 있으나 전자멸도가 감 소할수록 GPS 신호품질은 양호한 것으로 나타나고 있다. 향후 장기관측 자료 분석을 통해 평상시와 지자기 폭풍 기간 동안의 GPS 신호품질과 전자멸도 변화에 대해 연구가 진행될 것이다.