Análise computacional da relação multiescala entre fenômenos de alta energia e nuvens de tempestade

• Processo: 24/10417-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de novembro de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de outubro de 2027
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Geociências
• Pesquisador responsável: Marcelo Magalhães Fares Saba
• Beneficiário: Gabriel Sousa Diniz
• Instituição Sede: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (Brasil). São José dos Campos , SP, Brasil
• Assunto(s): Descarga elétrica Relâmpago Eletricidade atmosférica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Avalanche relativística de elétrons | Descargas Elétricas | Mecanismo de feedback | Nuvem de tempestade | Relâmpago | Terrestrial Gamma-ray Flashes | Eletricidade atmosférica

Resumo

As nuvens de tempestade possuem uma estrutura elétrica capaz de acelerar partículas carregadas a um regime relativístico. Esse ganho de energia dá origem a diversos fenômenos energéticos que unem a dinâmica das partículas às descargas elétricas. É nas tempestades que surge o chamado Terrestrial Gamma-ray Flash, uma explosão de raios gama de micro-segundos de duração e dezenas de MeV de energia. Sua origem é amplamente debatida na literatura e uma das possibilidades é a avalanche relativística de elétrons em estado de retroalimentação (chamado mecanismo de feedback). Este projeto almeja analisar as condições necessárias para o estabelecimento do mecanismo de feedback em atmosfera realista e comparar o fluxo de raios gama produzido por tal estado com medidas de detectores em solo. Para tanto será necessário avaliar, por meio de simulações computacionais, a probabilidade de que uma avalanche retroespalhe partículas para regiões iniciais dando início a avalanches subsequentes, a característica auto-sustentável do mecanismo. Ao largo da literatura, o mecanismo de feedback é analizado constantemente em uma aproximação de perfil de densidade homogêneo mas estudos recentes apontam influência significativa do perfil de densidade sobre o desenvolvimento das avalanches eletrônicas. Existe, portanto, a necessidade da investigação detalhada sobre o efeito do perfil de densidade na dinâmica das avalanches. O entendimento teórico será usado para avaliar as hipóteses do mecanismo de origem dos Terrestrial Gamma-ray Flashes detectados em solo em conjunto com observações multi-instrumentais já em curso pelo projeto FAPESP 2023/03908-5 e NSF Award #2112709.

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)

NAKAZAWA, K.; OGUCHI, M.; WU, T.; WADA, Y.; OKUMA, K.; WANG, D.; TSUJI, Y.; OMIYA, Y.; ANDO, M.; ENOTO, T.; et al. An Upward Multi-Pulse TGF Involved With Two Thunderstorm Cells. JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH-ATMOSPHERES, v. 130, n. 6, p. 15-pg., 2025-03-28. (24/10417-0)