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@PhDThesis{Cueva:2013:ElIrIo,
               author = "Cueva, Ricardo Yvan de La Cruz",
                title = "Eletrodin{\^a}mica das irregularidades ionosf{\'e}ricas em 
                         baixas latitudes e caracteriza{\c{c}}{\~a}o das plumas em 
                         tr{\^e}s setores de longitude",
               school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
                 year = "2013",
              address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
                month = "2013-02-28",
             keywords = "ionosfera, eletrodin{\^a}mica, radar VHF, spread F, ionosphere, 
                         electrodynamics, VHF radar, spread F.",
             abstract = "O spread F equatorial (ESF) {\'e} consequ{\^e}ncia do 
                         desenvolvimento da instabilidade Rayleigh- Taylor (RT) na base da 
                         camada F no equador magn{\'e}tico e esta cresce de forma n{\~a}o 
                         linear at{\'e} o topo da camada. O pico pr{\'e}-revers{\~a}o 
                         (PRE) do plasma noturno {\'e} respons{\'a}vel por criar as 
                         condi{\c{c}}{\~o}es para a gera{\c{c}}{\~a}o da instabilidade 
                         RT devido ao incremento de ambos termos gravitacional e 
                         eletrodin{\^a}mico da taxa de crescimento. Foi estabelecido que o 
                         PRE ap{\'o}s o p{\^o}r-do-Sol {\'e} o par{\^a}metro mais 
                         importante no controle da gera{\c{c}}{\~a}o do spread F, mas 
                         n{\~a}o {\'e} o {\'u}nico. Uma perturba{\c{c}}{\~a}o inicial 
                         {\'e} requisito necess{\'a}rio para o in{\'{\i}}cio da 
                         instabilidade RT. A propaga{\c{c}}{\~a}o de ondas de gravidade 
                         na termosfera equatorial tem um papel importante como geradores da 
                         perturba{\c{c}}{\~a}o inicial na baixa ionosfera, que {\'e} 
                         requisito para o crescimento da instabilidade GRT e 
                         consequentemente a forma{\c{c}}{\~a}o do ESF. No presente estudo 
                         a estat{\'{\i}}stica de v{\'a}rios aspectos da ocorr{\^e}ncia 
                         do spread F s{\~a}o apresentados usando radar HF/VHF e radar de 
                         espalhamento incoerente localizados em tr{\^e}s 
                         esta{\c{c}}{\~o}es equatoriais: Christmas Island, S{\~a}o 
                         Lu{\'{\i}}s and Jicamarca. Os par{\^a}metros do spread F 
                         obtidos dos radares apresentados aqui s{\~a}o altura inicial e 
                         tempo inicial do bottom-type e da pluma, e a altura pico da pluma 
                         de radar os quais est{\~a}o associ-ados com as 
                         caracter{\'{\i}}sticas da ocorr{\^e}ncia do spread F. O estudo 
                         revela resultados originais, como a depend{\^e}ncia da 
                         ocorr{\^e}ncia do spread F com a sazonalidade e fluxo solar sobre 
                         Christmas Island/S{\~a}o Lu{\'{\i}}s, e depend{\^e}ncia 
                         longitudinal das caracter{\'{\i}}sticas da ocorr{\^e}ncia do 
                         spread F destas tr{\^e}s esta{\c{c}}{\~o}es baseada nesses 
                         par{\^a}metros. Desenvolveu-se um modelo emp{\'{\i}}rico gerado 
                         a partir da an{\'a}lise estat{\'{\i}}stica das 
                         esta{\c{c}}{\~o}es equatoriais e separadas longitudinalmente. 
                         Este tipo de estudo {\'e} importante para entender os mecanismos 
                         de gera{\c{c}}{\~a}o de irregularidades para programas como 
                         previs{\~a}o em tempo real do clima espacial, e o melhoramento de 
                         modelos de alerta de cintila{\c{c}}{\~o}es. Foi realizada uma 
                         an{\'a}lise quantitativa do papel do PRE como um mecanismo 
                         pr{\'e}-condicionador que atrav{\'e}s do processo de 
                         instabilidade RT leva ao desenvolvimento de bolhas de plasma sobre 
                         a Am{\'e}rica do Sul. Para alcan{\c{c}}ar este objetivo as 
                         detec{\c{c}}{\~o}es de deple{\c{c}}{\~o}es nos valores de TEC 
                         foi usado um algoritmo de detec{\c{c}}{\~a}o de bolhas de 
                         plasma. O algoritmo de detec{\c{c}}{\~a}o de bolhas na 
                         ionosfera, e os par{\^a}metros da digissonda nos fornecem 
                         informa{\c{c}}{\~o}es sobre as condi{\c{c}}{\~o}es do ambiente 
                         ionosf{\'e}rico, e ambos est{\~a}o relacionados {\`a} 
                         gera{\c{c}}{\~a}o e evolu{\c{c}}{\~a}o das bolhas de plasma. 
                         Encontrou-se que em condi{\c{c}}{\~o}es de m{\'{\i}}nimo 
                         solar, a camada F est{\'a} relativamente em baixa altitude, as 
                         perturba{\c{c}}{\~o}es tipo onda verticalmente propagantes, que 
                         podem alcan{\c{c}}ar a parte baixa da regi{\~a}o F e contribuem 
                         para a gera{\c{c}}{\~a}o da instabilidade RT e seus processos de 
                         cascata. Estas perturba{\c{c}}{\~o}es podem ser originadas por 
                         ondas de gravidade, e servindo como mecanismo gerador /precursor 
                         do spread F equatorial. As ondas de r{\'a}dio s{\~a}o afetadas 
                         por fen{\^o}menos de reflex{\~a}o, refra{\c{c}}{\~a}o, 
                         difra{\c{c}}{\~a}o, absor{\c{c}}{\~a}o, 
                         despolariza{\c{c}}{\~a}o e espalhamento. Este sinal de 
                         r{\'a}dio {\'e} afetado pelas mudan{\c{c}}as do perfil vertical 
                         da temperatura e do vapor de {\'a}gua na troposfera e densidade 
                         de ioniza{\c{c}}{\~a}o na ionosfera. Como fatores que 
                         influenciam a propaga{\c{c}}{\~a}o de sinais de r{\'a}dio na 
                         ionosfera temos a camada E espor{\'a}dica, espalhamento F 
                         equatorial, estruturas alongadas (bolhas de plasma) na camada 
                         ionosf{\'e}rica, explos{\~o}es solares, tempestades 
                         geomagn{\'e}-ticas,e outros eventos solares. A turbul{\^e}ncia 
                         do plasma associada a bolhas de plasma equatorial {\'e} 
                         geralmente a mais intensa encontrada no globo e sua 
                         ocorr{\^e}ncia est{\'a} associada {\`a} sazonalidade, 
                         longitude, ciclo solar, atividade magn{\'e}tica, exibindo um 
                         grande grau de variabilidade dia a dia. O Modelo de 
                         Irregularidades para a Predi{\c{c}}{\~a}o de 
                         Cintila{\c{c}}{\~a}o usado como base desta tese {\'e} descrito 
                         nos artigos COSTA e BASU (2002), COSTA et al, (2011), valendo-se 
                         da t{\'e}cnica \textquotedblleft{multiple phase 
                         screen}\textquotedblright (t{\'e}cnica num{\'e}rica eficiente 
                         para simular a propaga{\c{c}}{\~a}o de ondas de r{\'a}dio 
                         atrav{\'e}s de um meio aleat{\'o}rio, gerando 
                         flutua{\c{c}}{\~o}es na fase e na amplitude do sinal para 
                         acumul{\'a}-los dentro do meio) para modelar o {\'{\i}}ndice de 
                         cintila{\c{c}}{\~a}o 54 no solo. Encontrou-se que os 
                         par{\^a}metro instrumentais do radar de S{\~a}o Lu{\'{\i}}s 
                         assim como os par{\^a}metros espectrais das irregularidades 
                         ionosf{\'e}ricas s{\~a}o determinantes e ao mesmo ponto 
                         cr{\'{\i}}ticos para a melhor predi{\c{c}}{\~a}o do 
                         {\'{\i}}ndice de cintila{\c{c}}{\~a}o no solo. ABSTRACT: ESF 
                         is formed by the Rayleigh- Taylor instability in the bottomside F 
                         layer above the geomagnetic equator and it grows non-linearly to 
                         the topside. The evening plasma prereversal enhancement is 
                         responsible to create conditions for the initiation of the 
                         Rayleigh- Taylor instability by increasing both the gravitational 
                         and electrodynamics terms of the growth rate. It has been 
                         established that the height of the post-sunset F layer is the most 
                         important parameter controlling the generation of equatorial 
                         spread F, but is not the only one. A seed perturbation is a 
                         necessary requirement for the initiation of the Gravitational 
                         Rayleigh Taylor (GRT) instability. Atmospheric gravity waves 
                         generated at tropospheric altitudes and propagating upward to 
                         ionospheric altitudes are a potential source for the initial 
                         seeding, which is necessary for the growth of GRT and ESF 
                         formation. In the present study, statistics of various aspects of 
                         spread F occurrence are presented from HF/VHF radars and 
                         incoherent scatter radars located at three equatorial stations: 
                         Christmas Island, S{\~a}o Lu{\'{\i}}s and Jicamarca. The spread 
                         F parameters obtained from radars presented here are the onset 
                         altitude and onset time of the bottom-type and plume, and the peak 
                         altitude of the plume which are known to be associated with the 
                         spread F occurrence characteristics. The study reveals novel 
                         features namely, seasonal and solar fiux dependence of spread F 
                         occurrence over Christmas Island/S{\~a}o Lu{\'{\i}}s, and 
                         longitudinal dependence of spread F occurrence characteristics 
                         from these three stations based on the chosen parameters. It was 
                         generated a radar parameter empirical model developed combining 
                         statistical analysis of three equatorial and longitudinally 
                         separated stations, which is important to study the irregularity 
                         generation mechanisms, for space weather forecasting and 
                         nowcasting programs, and to improve scintillation warning models. 
                         It was made a quantitatively analysis of the role of the PRE as a 
                         preconditioning mechanism through the Rayleigh- Taylor instability 
                         process leading to the development of ionospheric plasma bubbles 
                         over SA. To reach this objective the depletions detection was made 
                         with TEC values using bubble detection algorithm. The bubble 
                         detection algorithm in the ionosphere, and the digisonde 
                         parameters give information about the ionosphere background 
                         conditions, and both are related to the generation and evolution 
                         of plasma bubbles, Due to the fact that during solar minimum 
                         conditions, the F-layer is relatively at low-height, the upward 
                         propagating wave-like perturbations that can reach the lower part 
                         of the F layer can contribute to the RT instability and its 
                         cascading processes. These perturbations could be originated by 
                         Gravity Wave, serving as seeding/precursor mechanisms for 
                         equatorial spread-F. The radio waves are afected by refiection, 
                         refraction, difraction, absortion, unpolarization and spreading 
                         phenomenon. The radio wave is affected by changings in the 
                         temperature vertical profile and tropospheric water vapor and 
                         ionization density in the ionosphere. As factors infiuencing the 
                         propagation of radio signals in the ionosphere there are the 
                         sporadic E layer, equatorial spread F, ionospheric layer elongated 
                         structures (plasma bubbles), solar fiares, geomagnetic storms, and 
                         other solar events. The plasma turbulence associated to equatorial 
                         plasma bubbles are generally the higher found at the globe and 
                         their occurrence is associated to season, longitude, latitude, 
                         solar cycle, magnetic activity, showing a high variable degree 
                         from day to day. The irregularity model to scintillation 
                         prediction used as base of one chapter of this thesis is described 
                         in the papers COSTA e BASU (2002), COSTA et al. (2011), using the 
                         multiple phase screen tecnique (efficient numerical technique to 
                         simulate radio waves propagation trough the random medium, 
                         generating fiuctuations in the signal phase and amplitude to 
                         cumulate inside itself) to model S\$_{4}\$, the scintillation 
                         index at the ground. We found out that the S{\~a}o Lu{\'{\i}}s 
                         radar instrumentation parameters and the ionospheric 
                         irregularities spectral parameters are crucial and at the same 
                         time criticai for a better prediction of scintillation index at 
                         the ground.",
            committee = "Muralikrishna, Polinaya (presidente) and Paula, Eurico Rodrigues 
                         de (orientador) and Kantor, Ivan Jelinek (orientador) and Costa, 
                         Emanoel Paiva de Oliveira (orientador) and Alarcon, 
                         Al{\'{\i}}cia Luiza Cl{\'u}a de Gonzalez and Muella, Marcio 
                         Tadeu Assis Honorato and Valladares, Cesar E.",
           copyholder = "SID/SCD",
         englishtitle = "Electrodinamics of the low latitude ionospheric irregularites and 
                         caracterization of plumes in three longitudinal sectors",
             language = "pt",
                pages = "177",
                  ibi = "8JMKD3MGP8W/3BTG5KH",
                  url = "http://urlib.net/rep/8JMKD3MGP8W/3BTG5KH",
           targetfile = "publicacao.pdf",
        urlaccessdate = "18 jan. 2021"
}


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