@PhDThesis{Picanço:2024:EsCaPe,
author = "Pican{\c{c}}o, Giorgio Arlan da Silva",
title = "Estudo e caracteriza{\c{c}}{\~a}o de perturba{\c{c}}{\~o}es
ionosf{\'e}ricas associadas a eventos de bolhas de plasma
utilizando {\'{\i}}ndices ionosf{\'e}ricos e dados
observacionais",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2024",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2023-11-21",
keywords = "bolhas de plasma, DIX, ionosfera terrestre,
perturba{\c{c}}{\~o}es ionosf{\'e}ricas, ciclo solar,
equatorial plasma bubbles, DIX, earth’s ionosphere, ionospheric
disturbances, solar cycle.",
abstract = "Neste trabalho, apresenta-se um estudo sobre a variabilidade
morfol{\'o}gica das bolhas de plasma (EPBs, do ingl{\^e}s
Equatorial Plasma Bubbles) na ionosfera sobre a regi{\~a}o da
Am{\'e}rica Latina, tendo como foco per{\'{\i}}odos
geomagneticamente calmos nos ciclos solares 24 e 25. Nesse
contexto, as EPBs s{\~a}o regi{\~o}es de not{\'a}vel
redu{\c{c}}{\~a}o na densidade do plasma ionosf{\'e}rico, as
quais t{\^e}m sua origem na regi{\~a}o equatorial e se difundem
em ambos os hemisf{\'e}rios ao longo das linhas de campo
geomagn{\'e}tico. Para a realiza{\c{c}}{\~a}o deste estudo,
foram utilizados dados do {\'{\i}}ndice de
perturba{\c{c}}{\~a}o da ionosfera (DIX, do ingl{\^e}s
Disturbance Ionosphere indeX) com o intuito de analisar as
perturba{\c{c}}{\~o}es do plasma ionosf{\'e}rico associadas
{\`a}s EPBs e examinar as poss{\'{\i}}veis influ{\^e}ncias da
atividade solar e par{\^a}metros magn{\'e}ticos (e.g.
inclina{\c{c}}{\~a}o, declina{\c{c}}{\~a}o) sobre o controle
morfol{\'o}gico desses fen{\^o}menos. Assim sendo,
desenvolveu-se uma metodologia para a detec{\c{c}}{\~a}o e
parametriza{\c{c}}{\~a}o autom{\'a}ticas das
perturba{\c{c}}{\~o}es ionosf{\'e}ricas associadas {\`a}s
EPBs. Esta metodologia foi aplicada a um conjunto de dados de
aproximadamente 450 esta{\c{c}}{\~o}es GNSS (do ingl{\^e}s
Global Navigation Satellite System) localizadas na Am{\'e}rica
Latina, totalizando 1164 noites com a ocorr{\^e}ncia de bolhas no
per{\'{\i}}odo entre 2015 e 2023. Os resultados deste estudo
destacam a influ{\^e}ncia da atividade solar, do setor
longitudinal e da declina{\c{c}}{\~a}o magn{\'e}tica sobre as
caracter{\'{\i}}sticas morfol{\'o}gicas das EPBs, bem como seu
comportamento sazonal. Assim, observou-se que o desenvolvimento
latitudinal e a amplitude de deple{\c{c}}{\~a}o das EPBs variam
de acordo com o fluxo solar, principalmente devido {\`a}
variabilidade da deriva vertical do plasma associada aos
d{\'{\i}}namos ionosf{\'e}ricos. No entanto, identificou-se um
ponto de satura{\c{c}}{\~a}o no desenvolvimento das EPBs
mediante a ocorr{\^e}ncia de n{\'{\i}}veis elevados de fluxo
solar. A satura{\c{c}}{\~a}o no desenvolvimento das EPBs
apresentou varia{\c{c}}{\~o}es significativas de acordo com o
setor longitudinal e a declina{\c{c}}{\~a}o magn{\'e}tica,
sendo not{\'a}vel que o ponto de satura{\c{c}}{\~a}o ocorre com
maior facilidade em dire{\c{c}}{\~a}o ao setor longitudinal da
costa leste da Am{\'e}rica Latina. Por outro lado, observou-se
que as EPBs apresentam um desenvolvimento mais pronunciado na
costa leste em compara{\c{c}}{\~a}o com a costa oeste, o que
pode estar diretamente relacionado {\`a} maior
concentra{\c{c}}{\~a}o de plasma e {\`a} declina{\c{c}}{\~a}o
magn{\'e}tica do setor leste. Esta {\'u}ltima, por sua vez,
revelou-se um importante mecanismo de controle na
varia{\c{c}}{\~a}o sazonal das EPBs. Tamb{\'e}m foram
observadas assimetrias interhemisf{\'e}ricas no desenvolvimento
latitudinal das EPBs, as quais foram mais significativas em
setores com menor declina{\c{c}}{\~a}o magn{\'e}tica, sendo
atribu{\'{\i}}das principalmente {\`a} variabilidade dos ventos
termosf{\'e}ricos transequatoriais. Finalmente, desenvolveu-se um
modelo emp{\'{\i}}rico para a estimativa da extens{\~a}o
latitudinal m{\'a}xima das EPBs com base no fluxo solar e na
declina{\c{c}}{\~a}o magn{\'e}tica. Esse modelo mostrou-se uma
ferramenta importante para proporcionar informa{\c{c}}{\~o}es
sobre a estimativa do desenvolvimento das EPBs em diferentes
etapas do ciclo solar e em diferentes setores longitudinais.
ABSTRACT: In this work, we present a study on the morphological
variability of equatorial plasma bubbles (EPBs) in the ionosphere
over the Latin American region, focusing on geomagnetically quiet
periods during solar cycles 24 and 25. In this context, EPBs are
regions of significant reduction in ionospheric plasma density,
originating in the equatorial region and spreading across both
hemispheres along geomagnetic field lines. To perform this study,
we used data from the Disturbance Ionosphere indeX (DIX) to
analyze plasma disturbances associated with EPBs and examine the
potential influences of solar activity and magnetic parameters on
the morphological control of these phenomena (e.g., inclination,
declination). Thus, we developed a methodology for the automatic
detection and parameterization of ionospheric disturbances
associated with EPBs. Then, we applied this methodology to a
dataset from approximately 450 Global Navigation Satellite System
(GNSS) stations located in Latin America, totaling 1164 nights
with the occurrence of bubbles, between 2015 and 2023. The results
of this study highlight the influence of solar activity,
longitudinal sector, and magnetic declination on the morphological
characteristics of EPBs, as well as their seasonal behavior. We
observed that the latitudinal development and depletion amplitude
of EPB varies with solar flux, primarily due to the variability of
vertical plasma drift associated with ionospheric dynamos.
However, we identified a saturation point in the EPB development
within high solar levels. The saturation in EPB development
exhibited significant variations according to longitudinal sector
and magnetic declination, with the saturation point more easily
reached in the longitudinal sector of the Latin America east
coast. On the other hand, EPBs exhibited more pronounced
development on the eastern coast in comparison to the western
coast, which may be directly related to higher plasma
concentration and the magnetic declination of the east sector. The
magnetic declination, in turn, proved to be a significant control
mechanism in the seasonal variation of EPBs. We also observed
inter-hemispheric asymmetries in the EPB latitudinal development,
which were more pronounced in sectors with lower magnetic
declination and primarily attributed to the variability of
trans-equatorial thermospheric winds. Finally, we developed an
empirical model to estimate the maximum latitudinal extent of EPBs
based on solar flux and magnetic declination. This model proved to
be an important tool for providing information on the development
of EPBs at different stages of the solar cycle and in different
longitudinal sectors.",
committee = "Wrasse, Cristiano Max (presidente) and Nogueira, Paulo Alexandre
Bronzato (orientador) and Mendes Junior, Odim and Takahashi, Hisao
and Meza, Amalia Margarita and Muella, Marcio Tadeu de Assis
Honorato",
englishtitle = "Study and characterization of ionospheric disturbances associated
with plasma bubble events using ionospheric indices and
observational data",
language = "pt",
pages = "169",
ibi = "8JMKD3MGP3W34T/4AAK8TL",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W34T/4AAK8TL",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "2024, May 02"
}