@PhDThesis{BravoSepulveda:2015:EfCaEl,
author = "Bravo Sepulveda, Manuel Alejandro",
title = "Efeitos do campo el{\'e}trico e do vento neutro sobre a ionosfera
equatorial e de baixas latitudes durante per{\'{\i}}odos
geomagneticamente calmos e perturbados",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2015",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2015-12-01",
keywords = "ionosfera, modelagem, modelo SUPIM, tempestade geomagn{\'e}tica,
campo el{\'e}trico perturbado, vento neutro perturbado,
ionosphere, modeling, SUPIM model, geomagnetic storms, disturbed
electric field, disturbed neutral wind.",
abstract = "Os eventos de tempestades geomagn{\'e}ticas produzem
perturba{\c{c}}{\~o}es na eletrodin{\^a}mica, din{\^a}mica e
qu{\'{\i}}mica da atmosfera. A modelagem {\'e} uma {\'o}tima
ferramenta para entender estes fen{\^o}menos, os quais afetam as
comunica{\c{c}}{\~o}es e a navega{\c{c}}{\~a}o. Esta Tese
pretende modelar os efeitos das tempestades geomagn{\'e}ticas na
ionosfera de regi{\~o}es equatoriais e baixas latitudes. Para
isto, usa-se o Sheffield University Plasmasphere Ionosphere Model
no INPE (SUPIM-INPE), no qual s{\~a}o feitos experimentos
num{\'e}ricos com diferentes modelos de campos el{\'e}tricos
(derivas) e de ventos perturbados. Os resultados obtidos s{\~a}o
comparados com os valores observados pelas digisondas de
Jicamarca, S{\~a}o Lu{\'{\i}}s, Fortaleza, Tucuman, Cachoeira
Paulista, Concepci{\'o}n e Ascencion Island. Inicialmente o
modelo {\'e} avaliado para per{\'{\i}}odos geomagneticamente
calmos. Como par{\^a}metros de entrada de SUPIM s{\~a}o usados o
fluxo solar ionizante fornecido por dois modelos (EUVAC e
SOLAR2000), o vento neutro fornecido pelo modelo HWM93, a deriva
vertical fornecida por dois modelos (S-F e F08), a deriva medida
pelo radar de espalhamento incoerente de Jicamarca (JRI), a deriva
deduzida a partir de magnet{\^o}metros (\$\Delta\$H) e a
deriva deduzida a partir da taxa de varia{\c{c}}{\~a}o temporal
da altura da regi{\~a}o-F (\emph{dh\${'}\$F/dt}). Assim,
escolhem-se os par{\^a}metros com os quais se consegue reproduzir
melhor as observa{\c{c}}{\~o}es e obt{\^e}m-se algumas
considera{\c{c}}{\~o}es pr{\'e}vias para quando modelar os dias
geomagneticamente perturbados. Para a simula{\c{c}}{\~a}o
durante os dias de tempestades geomagn{\'e}ticas, trabalha-se com
dois eventos para os quais existem medi{\c{c}}{\~o}es de JRI
(17-18/04/2002 e 9-10/11/2004) e dois eventos onde n{\~a}o
existem medi{\c{c}}{\~o}es de JRI (29/10/2003 e 7-8/10/2004).
Para separar os efeitos do campo el{\'e}trico dos do vento
neutro, trabalha-se primeiramente com as esta{\c{c}}{\~o}es
equatoriais e depois com as esta{\c{c}}{\~o}es de baixas
latitudes. Adiciona-se {\`a}s simula{\c{c}}{\~o}es com as
derivas usadas anteriormente, os resultados obtidos das
simula{\c{c}}{\~o}es com a deriva deduzida a partir do campo
el{\'e}trico interplanet{\'a}rio e com as medidas do radar
JULIA. Os resultados s{\~a}o consistentes com as
observa{\c{c}}{\~o}es quando se usam os diferentes tipos de
deriva e isso possibilita estabelecer uma hierarquia entre elas.
Quando n{\~a}o existem medi{\c{c}}{\~o}es de JRI pode-se usar a
deriva deduzida a partir de magnet{\^o}metros ou a deriva medida
pelo radar JULIA e, na falta destas, pode-se utilizar a deriva
deduzida a partir de campo el{\'e}trico interplanet{\'a}rio.
Ap{\'o}s a escolha do campo el{\'e}trico perturbado adequado
para a regi{\~a}o equatorial trabalha-se com as
esta{\c{c}}{\~o}es de baixas latitudes, onde tenta-se introduzir
o efeito de um vento neutro perturbado que permita reproduzir as
observa{\c{c}}{\~o}es. Depois de simular diferentes
configura{\c{c}}{\~o}es de ventos perturbados para Cachoeira
Paulista durante a tempestade do 29/10/2003, conclui-se que uma
perturba{\c{c}}{\~a}o em forma de onda viajante propagando-se de
Norte para Sul consegue simular satisfatoriamente as
varia{\c{c}}{\~o}es das observa{\c{c}}{\~o}es de foF2 e hmF2.
Esta mesma configura{\c{c}}{\~a}o de vento perturbado serviu
para simular os par{\^a}metros ionosf{\'e}ricos de outros locais
do setor brasileiro (S{\~a}o Lu{\'{\i}}s e Fortaleza).
ABSTRACT: Geomagnetic storm events produce disturbances in
electrodynamics, dynamics and chemistry of the atmosphere.
Modeling is a good tool to understand these phenomena that affect
telecommunications and navigation systems. This Thesis aims to
model the effects of geomagnetic storms on the equatorial and low
latitude ionosphere. Use is made of the Sheffield University
Plasmasphere Ionosphere Model version available at INPE
(SUPIM-INPE), to run numerical experiments with different models
of electric fields (drifts) and of disturbed winds. The results
are compared with observations made with digisondes at Jicamarca,
S{\~a}o Lu{\'{\i}}s, Fortaleza, Tucuman, Cachoeira Paulista,
Concepci{\'o}n and Ascension Island. The SUPIM-INPE model is
first evaluated for quiet geomagnetic conditions. The input
parameters used by SUPIM-INPE are the ionizing solar flux provided
by two models (EUVAC and SOLAR2000), the neutral wind provided by
HWM93 model, the vertical drift provided by two models (SF and
F08), the drift measured by the Jicamarca incoherent scattering
radar (JRI), the drift deduced from magnetometers (\$\Delta\$H)
and the drift calculated from the time derivative of the F-region
height (\emph{dh\${'}\$F/dt}). This evaluation allows choosing
the parameters with which the observations can be better
reproduced. Also, it permits some preliminary considerations for
the modeling of disturbed geomagnetic days to be defined.
Simulations for geomagnetic storms are made for two events
with/without JRI measurements (17-18/04/2002 and 9-
10/11/2004)/(29/10/2003 and 7-8/10/2004). In order to separate the
effects of the electric field from the neutral wind, the
simulations for the equatorial stations are performed before the
low-latitude ones. In addition, simulations with drift deduced
from the interplanetary electric field and those measured by JULIA
radar are also analyzed. The simulations results are found to be
consistent with observations in such a way that a hierarchy among
the different types of drifts used can be established. When no JRI
measurements are available, the drifts deduced from magnetometers
or the drift measured by the JULIA radar can be used, and in their
absence, even the drift inferred from interplanetary electric
field is good enough for this purposes. After using different
configurations of disturbed winds over Cachoeira Paulista during
the storm of 29/10/2003, it is concluded that a traveling wavelike
disturbance propagating from North to South can satisfactorily
reproduce foF2 and hmF2 observations. This same configuration of
disturbed wind seems to be appropriated to simulate the
ionospheric parameters for other Brazilian stations (S{\~a}o
Lu{\'{\i}}s and Fortaleza).",
committee = "Batista, Inez Staciarini (presidente/orientadora) and Souza, Jonas
Rodrigues de (orientador) and Abdu, Mangalathayil Ali and
Bittencourt, Jos{\'e} Augusto and Bachmann, Alberto Jos{\'e}
Foppiano and Muella, Marcio Tadeu de Assis Honorato",
copyholder = "SID/SCD",
englishtitle = "Effects of electric field and neutral wind on the equatorial and
low latitude ionosphere during geomagnetically quiet and disturbed
periods",
language = "pt",
pages = "218",
ibi = "8JMKD3MGP3W34P/3KJEHCH",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W34P/3KJEHCH",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "27 abr. 2024"
}