Efeitos de ondas Kelvin ultrarrápidas na ionosfera equatorial brasileira: observações e modelagem

• Ano de defesa: 2011
• Autor(a) principal: Amélia Naomi Onohara
• Orientador(a): Inez Staciarini Batista, Hisao Takahashi
• Banca de defesa: Iara Regina Cardoso de Almeida Pinto, Barclay Robert Clemesha, Lourivaldo Mota Lima, Cristiano Max Wrasse
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Geofísica Espacial/Ciências Atmosféricas
• País: BR
• Resumo em Inglês: The main subject of this work was to investigate the vertical coupling between the equatorial mesosphere and ionosphere by ultra-fast Kelvin waves (UFK) propagation. The ultra-fast Kelvin wave is a kind of equatorial wave with periods about 3.5 days. This study was based on observations and modelling. Neutral wind data observed at São João do Cariri (7.4 °S, 36.5 °W), Cachoeira Paulista (22.7 °S, 45°W) and Ascension Island (7.9 °S, 14.4 °W) were used. Temperature data from the TIMED/SABER satellite and ionospheric parameters like h'F and foF$_2$ were used too. The observational data used in this work were taken during the year of 2005. The observed parameters were submitted to a wavelet analysis in order to indentify the oscillations present in the temporal series. The study was conducted for four time intervals in which the ultra-fast Kelvin wave signature was present in both mesospheric and ionospheric parameters. For each of these intervals, the amplitude and phase of the propagating wave were calculated from the wind data. The effect of the ultra-fast Kelvin waves on the ionospheric parameters was obtained using an ionospheric model that solves the coupled electrodynamics of the equatorial ionosphere and calculates the electrostatic potential for the E region and the F region vertical and horizontal plasma drifts. Some relevant results were obtained from the comparison between observation and model results in this work. In this way its possible to say that the UFK wave is capable of aecting the equatorial Brazilian region ionospheric structure.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m19/2011/03.24.14.25

O principal objetivo deste trabalho foi estudar o acoplamento vertical entre a mesosfera e a ionosfera equatorial por meio da propagação de ondas Kelvin ultrarrápidas (ou ondas UFK, do inglês "ultra-fast Kelvin waves"), que é um tipo de onda equatorial com períodos em torno de ~3,5 dias. Este estudo baseou-se na utilização de observações e modelo. Foram utilizados os ventos neutros observados em São João do Cariri (7,4 °S; 36,5 °O), Cachoeira Paulista (22,7 °S; 45 °O) e Ascension Island (7,9 °S; 14,4 °O). Além dos ventos neutros, observações de temperatura do satélite TIMED/SABER e de parâmetros ionosféricos, tais como a altura virtual mínima (h'F), e a frequência crítica da camada F (foF$_2$), observados em Fortaleza (3,9 °S; 38,4 °O), também foram utilizadas. Todas as observações utilizadas neste trabalho foram realizadas durante o ano de 2005. Os parâmetros observados foram submetidos à análise wavelet para que as assinaturas de ondas UFK pudessem ser identificadas. Quatro casos de assinaturas simultâneas em observações mesosféricas e ionosféricas foram utilizados. Em cada um desses casos, as amplitudes e fases da onda UFK foram calculadas para que fosse possível a obtenção dessas componentes para alturas onde a base da região E está situada (~ 120 km de altitude). Oscilações de ondas UFK no vento neutro zonal a 120 km serviram de parâmetros de entrada do modelo "Código de Batista" (CODB), um modelo ionosférico que calcula o acoplamento eletrodinâmico da ionosfera equatorial, e que tem como saídas as derivas verticais e horizontais de plasma na região F. Resultados dos testes realizados com o modelo mostraram boa compatibilidade dos resultados das derivas verticais com os resultados observacionais, de modo que é possível afirmar que o modelo, sob determinadas condições, mostrou que a onda UFK é capaz de alterar a estrutura ionosférica da região equatorial brasileira.