The effect of the second-order ionospheric term on GPS positioning in Antarctica

Abstract

Global Positioning System (GPS) signals are delayed when passing through the ionosphere due to an ionospheric refraction effect. The ionospheric-free linear combination of GPS signals can eliminate most of the error caused by the first-order ionospheric term. However, the influence of higher-order ionospheric terms remains, and it should be accounted for when conducting highprecision geodetic applications. In this study, we use data from twenty-one GPS continuous operating stations from different observing networks distributed in Antarctica and analyze the effect of the second-order ionospheric term on GPS positioning during the whole year for 2012. Results show that the effect on these stations is at the level of submillimeters to millimeters, and the effect in summer is several times higher than it is in winter. In addition, this effect is found to be positively correlated to the change of the total electron content over the Antarctic continent. On the other hand, all of the stations show the southward and upward movements derived from the effect. The common and seasonal displacement trends displayed in the Antarctic region should not be ignored in future high-precision research or applications but should be brought to attention, especially when total electron content in the ionosphere is high.

Antarktika'da Küresel İklim Değişikliği İzleme için GNSS İstasyon Tasarımı: TUR1 ve TUR2 GNSS İstasyonlarının 4. Ulusal Antarktika Bilim Seferi’nde Antarktika Horseshoe Adası'na Kurulumu

“…Bu kapsamda yapılacak bilimsel çalışmalar amacıyla POLENET (The Polar Earth Observing Network) ağı oluşturulmuştur. Bu ağda yer alan ve farklı projeler kapsamında kurulan GNSS istasyonları verilerinin değerlendirilmesi ile jeodinamik ve tektonik modelleme (Wu et al 2006, Ye et al 2014, buzul dinamiği çalışmaları (Thomas et al 2011, Whitehouse et al 2012, gravite çalışmaları (Li et 2019), atmosferin (troposfer ve iyonosfer) izlenmesi (Jayachandran et al 2012, Li, F. et al 2020, Li, H. et al 2020, Wang et al 2019) ve deniz seviyesinde (Tabibi et al 2020) ve kıtada yer alan göllerin seviyesinde (Richter et al 2014) meydana gelen değişimlerin belirlenmesi, kar ve buz kalınlık değişimlerinin belirlenmesi (Pinat et al 2021) konularında çalışmalar yapılmakta, bu çalışmalar kıtanın geçmişi hakkında önemli bilgiler sunmakta ve kıtanın geleceği, dolayısıyla Dünya'nın geleceğine ışık tutmaktadır.…”