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Eletrodinâmica das irregularidades ionosféricas em baixas latitudes e caracterização das plumas em três setores de longitude

Processo: 08/00138-4
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado
Vigência (Início): 01 de junho de 2008
Vigência (Término): 31 de agosto de 2012
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Geociências - Geofísica
Pesquisador responsável:Eurico Rodrigues de Paula
Beneficiário:Ricardo Yvan de La Cruz Cueva
Instituição-sede: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (Brasil). São José dos Campos , SP, Brasil
Assunto(s):Ionosfera   Sistema de posicionamento global (GPS)

Resumo

As irregularidades ionosféricas são geradas na região equatorial após o pôr do sol devido às instabilidades do plasma e elas causam cintilações na fase e na amplitude das ondas de rádio que atravessam o meio perturbado. Sob condições favoráveis grandes regiões com rarefação do plasma (bolhas) são geradas e elas derivam para leste durante condições magneticamente calmas. Estas cintilações podem afetar drasticamente as comunicações através de satélites e sistemas de navegação incluindo GPS (Kintner et al., 2001, Klobuchar et al, 2002, de Rezende, 2007) nas regiões tropicais do mundo. As cintilações dependem da hora local, estação do ano, fluxo solar, posição geográfica (latitude e longitude), ionização (de Paula et al, 2003) e condições geomagnéticas. Um parâmetro que contribui substancialmente para a taxa de crescimento da bolha é a velocidade de deriva vertical do plasma ionosférico (Fejer et al, 1999), a qual apresenta uma grande variabilidade dia a dia. Predição da ocorrência destas irregularidades é um desafio científico importante bem como é a capacidade de especificar cintilações de observações in-situ da densidade eletrônica a bordo de satélites. A Força Aérea Americana (USAF-United States Air Force) deverá lançar em junho de 2008 o satélite equatorial C/NOFS (Communication/Navigation Outage Forecast System) para realizar medidas in-situ das irregularidades do plasma ionosférico. O satélite C/NOFS terá instrumentos a bordo para medir os parâmetros ionosféricos necessários que servirão de entrada para um modelo de previsão (forecasting) baseado em parâmetros físicos da ionosfera tais como campos elétricos, ventos neutros e campos magnéticos, enquanto que as observações in-situ da densidade eletrônica forneceram as bases para a especificação detalhada em tempo real (nowcasting) da atividade de cintilação. Tentativas para explorar dados de satélites de missões anteriores com esta finalidade sofreram com a falta de informações com relação à estrutura vertical da ionosfera (Keith Groves, comunicação privada, 2006) e, no trabalho proposto estas limitações serão contornadas considerando conjunto de dados de sondadores baseados em solo e no espaço que nos permitirão caracterizar totalmente a distribuição das irregularidades na ionosfera e modelar as cintilações correspondentes nas ondas de rádio.A falta de informação sobre a dependência em altura das irregularidades ionosféricas também gera preocupações com relação à efetividade das técnicas de observação baseadas no espaço. Isto é, se as irregularidades não estão presentes ao longo da trajetória do satélite elas não serão detectadas. Por exemplo irregularidades 'bottom-type' que se desenvolvem na base parte inferior da ionosfera não serão observadas in-situ por um satélite voando no pico ou acima do pico da camada F da ionosfera. A altura das bolhas de plasma é também uma função do ciclo solar, decrescendo com o decréscimo do fluxo solar, e uma medida estatística da distribuição em altura das bolhas é necessário para determinar antecipadamente a performance de uma determinada missão de um satélite, tal como o C/NOFS. Portanto propomos inicialmente analisar as observações contínuas de dois radares de espalhamento coerente localizados em setores de longitude diferentes para caracterizar a distribuição das alturas das bolhas como uma função do fluxo solar e aplicar estes resultados para os parâmetros da missão do C/NOFS. A seguir, após a instalação em 2008 em São Luís, Maranhão, de receptores dos dados de cintilação ionosférica dos satélites COSMIC e C/NOFS e utilizando dados de uma grande quantidade de sondadores ionosféricos baseados no solo, desenvolver um algorítmo para transmissão em tempo real (nowcasting) dos dados do C/NOFS e para aprimorar um modelo de previsão (forecasting) de cintilação do AFRL (Air Force Research Lab, Hanscom.MA, USA) que passará a ter uma versão brasileira. Este projeto estreitará ainda mais as colaborações entre o INPE e o AFRL.

Publicações científicas
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
CUEVA, R. Y. C.; DE PAULA, E. R.; KHERANI, A. E. Statistical analysis of radar observed F region irregularities from three longitudinal sectors. Annales Geophysicae, v. 31, n. 12, p. 2137-2146, 2013. Citações Web of Science: 2.

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