@PhDThesis{Valentim:2015:CaElDe,
author = "Valentim, {\^A}ngela Machado dos Santos",
title = "Campos el{\'e}tricos e derivas do plasma na ionosfera equatorial
do setor americano durante tempestades magn{\'e}ticas",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2015",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2015-04-15",
keywords = "derivas ionosf{\'e}ricas, campos el{\'e}tricos, tempestades
magn{\'e}ticas, ionospheric drifts, electric fields, magnetic
storms.",
abstract = "Neste trabalho, apresenta-se um estudo sobre a conex{\~a}o entre
os campos el{\'e}tricos e as derivas do plasma ionosf{\'e}rico
do setor sul americano, durante a ocorr{\^e}ncia de
dist{\'u}rbios magn{\'e}ticos. No decorrer da pesquisa,
tamb{\'e}m objetivou-se estudar a influ{\^e}ncia da atividade
solar m{\'{\i}}nima prolongada do ano de 2008, no comportamento
da deriva zonal de Jicamarca durante o dia, mesmo na aus{\^e}ncia
de qualquer atividade magn{\'e}tica. Al{\'e}m disso, a
recorrente presen{\c{c}}a de uma camada E-espor{\'a}dica sobre a
regi{\~a}o brasileira, observada em \$\sim\$ 140 km de altura,
durante o per{\'{\i}}odo noturno, tamb{\'e}m foi brevemente
discutida. Para tanto, alguns eventos de tempestades
magn{\'e}ticas foram escolhidos para que as componentes vertical
e zonal das derivas do plasma, obtidas pelo radar de espalhamento
incoerente de Jicamarca (11.95\$^{°}\$S, 76.87\$^{°}\$O), pela
Digissonda de Fortaleza (3,43\$^{°}\$S, 38,52\$^{°}\$O) e
pelos dados de imageador {\'o}tico all-sky (deriva zonal) de
S{\~a}o Jo{\~a}o do Cariri-Brasil (7,4\$^{°}\$S,
38.52\$^{°}\$O) pudessem ser estudadas. As
perturba{\c{c}}{\~o}es na deriva zonal do plasma foram
investigadas juntamente com as varia{\c{c}}{\~o}es
simult{\^a}neas na deriva vertical, as quais s{\~a}o regidas
pelo campo el{\'e}trico de penetra{\c{c}}{\~a}o, durante o
desenvolvimento de uma tempestade. Uma vez que o enfoque desse
estudo est{\'a} nos fatores f{\'{\i}}sicos e
eletrodin{\^a}micos que regem a din{\^a}mica da deriva zonal
perturbada do plasma, foi poss{\'{\i}}vel, por meio de uma
an{\'a}lise quantitativa detalhada, avaliar os par{\^a}metros
que controlam a deriva zonal do plasma e, assim, propor uma
explica{\c{c}}{\~a}o para a conex{\~a}o observada entre as
derivas zonal e vertical. Nesse contexto, adotou-se o modelo
SUPIM-INPE - \emph{Sheffield University Plasmasphere Ionosphere
Model at INPE} -, o qual se configurou como uma importante
ferramenta para que todos os fatores necess{\'a}rios para o
c{\'a}lculo da deriva zonal do plasma pudessem ser quantificados
e a deriva zonal calculada pudesse ser comparada aos dados
observados. Os dados analisados mostraram que a deriva zonal se
inverte para oeste (a partir do seu movimento normal para leste) e
que as varia{\c{c}}{\~o}es entre a deriva zonal e vertical,
durante condi{\c{c}}{\~o}es perturbadas, s{\~a}o
anticorrelacionadas entre si. Os resultados encontrados confirmam
que a invers{\~a}o da deriva zonal e a perfeita
anticorrela{\c{c}}{\~a}o entre as derivas vertical e zonal da
ionosfera, durante o desenvolvimento de uma tempestade
magn{\'e}tica, foram geradas, principalmente, pelo campo
el{\'e}trico Hall, induzido pelo campo el{\'e}trico de
penetra{\c{c}}{\~a}o, na presen{\c{c}}a de um aumento da taxa
das condutividades Hall-Pedersen integradas ao longo das linhas de
campo (\$\Sigma\$\$_{H}\$/\$\Sigma\$\$_{P}\$). Com
rela{\c{c}}{\~a}o aos resultados de Jicamarca, esta
conclus{\~a}o s{\'o} foi poss{\'{\i}}vel porque as
oscila{\c{c}}{\~o}es nas derivas foram observadas no
in{\'{\i}}cio de uma tempestade magn{\'e}tica e, assim, os
efeitos dos ventos perturbados puderam ser exclu{\'{\i}}dos.
Para a regi{\~a}o brasileira, as an{\'a}lises das derivas foram
feitas em diferentes fases da tempestade magn{\'e}tica e
mostraram, quantitativamente, que a modifica{\c{c}}{\~a}o na
velocidade zonal das bolhas de plasma apresentou uma clara
competi{\c{c}}{\~a}o entre os ventos perturbados e o aumento na
raz{\~a}o \$\Sigma\$\$_{H}\$/\$\Sigma\$\$_{P}\$.Tal
aumento foi gerado, principalmente, por um acr{\'e}scimo na
condutividade Hall integrada decorrente da
precipita{\c{c}}{\~a}o de part{\'{\i}}culas energ{\'e}ticas
na regi{\~a}o da Anomalia Magn{\'e}tica do Atl{\^a}ntico Sul
(AMAS), cuja comprova{\c{c}}{\~a}o foi poss{\'{\i}}vel
atrav{\'e}s da ocorr{\^e}ncia de camadas E-espor{\'a}dicas
an{\^o}malas observadas nas regi{\~o}es de Fortaleza, Cachoeira
Paulista e S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos. Tais camadas tamb{\'e}m
representam uma evid{\^e}ncia do desenvolvimento do campo
el{\'e}trico Hall, o qual {\'e} respons{\'a}vel por modificar a
deriva zonal. ABSTRACT: In the present work, we investigate the
connection between electric fields and plasma drifts in the
ionosphere over South American longitude sector, during conditions
of magnetic disturbances. We also investigated the influence of
deep and prolonged solar minimum of the year 2008, on the behavior
of the daytime zonal plasma drift over Jicamarca in the absence of
any magnetic activity. In addition, the recurring presence of a
sporadic E-layer observed at \$\sim\$ 140 km during the night
on the Brazilian region are also briefly discussed.To make this
investigation possible, we selected a few magnetic storm
intervals, during which plasma drifts, in both vertical and zonal
components, were analyzed using incoherent scatter radar data from
Jicamarca (11,95\$^{°}\$ S, 76,87\$^{°}\$ W), Digisonde data
from Fortaleza (3,43\$^{°}\$ S, 38,52\$^{°}\$ O), and all-sky
imager data from Sao Joao de Cariri (7,4\$^{°}\$S,
37,5\$^{°}\$ W). Zonal plasma drift perturbations are
investigated together with the simultaneous variations in vertical
plasma drifts that are identified as arising from prompt
penetration zonal electric field during storm developments. This
study focus on the physical and electrodynamic factors that govern
the dynamics of the storm time zonal plasma drifts and, based on
detailed quantitative evaluation of controlling parameters,
proposes an explanation for the observed relationship between the
zonal and vertical drifts. The SUPIM-INPE - \emph{Sheffield
University Plasmasphere Ionosphere Model at INPE} - is used as an
important tool to represent realistic ionosphere that provided all
the key parameters necessary for the calculation of zonal plasma
drifts that are then compared to the observed data. It is found
that the plasma zonal drift reverses to westward (from its quiet
time eastward direction) and the vertical and zonal drifts are
anti correlated under disturbed conditions. The results confirm
that the reversal of the zonal drift and the perfect
anticorrelation between vertical and zonal drifts observed during
magnetic storm development phase are driven mainly by a vertical
Hall electric field induced by the primary zonal electric field in
the presence of an increase in the field line integrated
Hall-to-Pedersen conductivities ratio,
\$\Sigma\$\$_{H}\$/\$\Sigma\$\$_{P}\$. In the case of
the results over Jicamarca this definitive verification was
possible because fluctuations in drifts were observed at the
beginning of a magnetic storm when the effects of disturbance
winds could be excluded. For the Brazilian region, where the
observations were made at varying phases of magnetic disturbances,
it is shown quantitatively that the change in zonal velocity of
the plasma bubble are subject to clear competition between the
disturbance winds and the increased ratio
\$\Sigma\$\$_{H}\$/\$\Sigma\$\$_{P}\$. Such increase in
the conductivity ratio are most often generated by an increase in
integrated Hall conductivity, due to precipitation of energetic
particles in the region of the South Atlantic Magnetic Anomaly
(SAMA) for which evidence is provided from observation of
anomalous sporadic E layers over Jicamarca, Fortaleza, Cachoeira
Paulista and Sao Jose dos Campos. Such sporadic E layers are also
evidence for the development of the Hall electric field that
modifies zonal drift.",
committee = "Batista, Ines Staciarini (presidente) and Abdu, Mangalathayil Ali
(orientador) and Souza, Jonas Rodrigues de (orientador) and
Sobral, Jos{\'e} Humberto Andrade (orientador) and Alarcon,
Walter Demetrio Gonzalez and Borba, Gilvan Luiz and Muella, Marcio
Tadeu de Assis Honorato",
copyholder = "SID/SCD",
englishtitle = "Electric fields and equatorial ionospheric plasma drifts over
american sector during magnetic storms",
language = "pt",
pages = "256",
ibi = "8JMKD3MGP3W34P/3J6F9C5",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W34P/3J6F9C5",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "27 abr. 2024"
}