Estudos de irregularidades do plasma da camada ionosférica e equatorial e de baixas latitudes do setor brasileiro

• Ano de defesa: 2008
• Autor(a) principal: Claudia Maria Nicoli Candido
• Orientador(a): Delano Gobbi, Paulo Roberto Fagundes
• Banca de defesa: Alicia Clua de Gonzalez, Yogeshwar Sahai, Washington Luís de Carvalho Lima, Amauri Fragoso de Medeiros
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Geofísica Espacial
• País: BR
• Resumo em Inglês: In this work we have analyzed two categories of ionospheric irregularities observed over Brazilian low latitudes: plasma bubbles and medium scale traveling ionospheric disturbances. Plasma bubbles have been observed with simultaneous imaging of the OI 630.0 nm and OI 777.4 nm using two similar wide-angle imaging systems installed at Sao Jose dos Campos (23.2 S, 45.6 W) in 2000. The simultaneous OI 630.0 nm and OI 777.4 nm images have revealed the presence of ray-like structures inside the plasma bubbles observed on the OI 777.4 nm and not in the OI 630.0 nm. We have analyzed the zonal width of the fine structures and we have observed spatial scales from 10 to 150 km. The depletion on the electron densities between the ray-like structures have ranged from 1 to 3%, and we have found depletions from 11 to 34% between the outside and inside the bubbles. We have discussed the possible influence of the Pedersen conductivities outside and inside the bubbles and the action of bipolar vertical electric fields on the formation of the secondary structures, like bifurcations and ray-like structures. Also, we have presented a study based on triangulation method to determine OI 630.0 nm emission heights using simultaneous images acquired at two separated sites during the occurrence of the plasma bubbles. Applying cross correlation analysis we have determined the height where the OI 630.0 nm emission is most fluctuated by the presence of the plasma bubbles. Also, we have analyzed medium scale traveling ionospheric disturbances, MSTIDs observed with a wideangle imaging system at Cachoeira Paulista (22.7S, 45.0W, mag. lat. 13.2 S) during seven years, including low, medium, and high solar activities. The MSTIDs are optical signatures in which dark band structures propagates along southeast to northwest direction in the southern hemisphere followed or not by light bands propagating in the same direction. The band structures observed in the OI 630.0 nm emission images are associated with the vertical movements of the F-layer and with depletions in the foF2 values. Also, the occurrence of spread-F during the passage of the MSTIDs was observed. Performing a statistical analysis of the MSTIDs events we have verified an inverse dependence of the occurrence frequency of the MSTIDs with the solar activity and a maximum occurrence near the June-solstice months (winter in the southern hemisphere). All these features seem indicates that the MSTIDs observed over Brazilian low latitude sector are originated in South American mid-latitudes. To investigate these sources, we have analyzed two cases of MSTIDs meteorological satellite observations, the winds and omega (Pa/s) from NCEP site showing tropospheric disturbances in the mid-latitudes. This possibly indicates that the source for the MSTIDs observed at C. Paulista can be tropospheric disturbances located in the mid-latitude region.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m17@80/2008/02.29.15.07

Nesta tese de doutorado são analisadas duas classes de irregularidades ionosféricas observadas opticamente nas regiões de baixas latitudes do setor brasileiro: Irregularidades de plasma de grande escala, ou Bolhas de plasma, e Distúrbios ionosféricos propagantes de média escala, (do inglês, MSTIDs Medium scale traveling ionospheric Disturbances). As bolhas de plasma são observadas com as imagens das emissões OI 630,0 nm e OI 777,4 nm obtidas com dois imageadores all-sky instalados em São José dos Campos, no campus da UNIVAP no ano de 2000. As imagens das duas emissões obtidas simultaneamente revelaram a presença de estruturas finas presentes nas imagens da emissão OI 777,4 nm e não observáveis nas imagens da emissão OI 630,0 nm. A análise quantitativa das estruturas revelou escalas espaciais entre 10 e 150 km, e grande extensão latitudinal das mesmas. Além disto, inferimos o nível de depleção no interior e exterior das estruturas, e nas regiões externa e interna das bolhas. Em geral o nível de depleção na região das estrias não ultrapassou 3% enquanto entre a região interna e externa da bolha variou entre 11 e 34%. Nós discutimos possíveis mecanismos de formação de estruturas secundárias nas bolhas, como a variação da condutividade Pedersen e a ação de campos elétricos verticais bipolares no interior das depleções. Dentro do tema bolhas de plasma apresentamos também um estudo inédito da altura da emissão OI 630,0 nm determinada com a técnica de triangulação, com imageadores all-sky instalados em duas diferentes localidades separadas por algumas dezenas de quilômetros. A função correlação cruzada de duas imagens obtidas simultaneamente revela a altura onde a emissão sofre maior flutuação devido a presença de irregularidades. A segunda classe de irregularidades ionosféricas estudada neste trabalho foram os Distúrbios ionosféricos propagantes de média escala, ou MSTIDs (do inglês, Medium scale traveling ionospheric disturbances) observadas opticamente na região de baixas latitudes do setor brasileiro. A análise de sete anos de imagens da emissão OI 630,0 nm obtidas com um imageador all-sky instalado em Cachoeira Paulista (INPE), revelou que os MSTIDs apresentam-se como bandas escuras alternadas ou não com bandas claras alinhadas na direção sudoeste-nordeste, propagando-se para noroeste. A análise estatística destes dados mostrou que a maior taxa de ocorrência é observada em períodos de baixa atividade solar e nos meses próximos ao solstício de inverno no hemisfério sul. Dados ionosféricos complementares mostraram que a passagem dos MSTIDs está associada a variações na altura da base da camada F, bem como a depleções na densidade do plasma. Além disto, foi detectada a ocorrência de Spread-F do tipo freqüência nas seqüências de ionogramas obtidas durante a passagem das bandas. Estas características indicam fortemente a procedência dos MSTIDs, nas médias latitudes do hemisfério sul. Como todos os eventos foram observados em períodos geomagneticamente calmos, propomos a investigação de atividade troposféricas em médias latitudes como possíveis fontes de distúrbios relacionados a ondas de gravidade que originaram instabilidades na região de médias latitudes e que se propagaram até as baixas latitudes do setor brasileiro.