Estimativa e análise de perfis de densidade de elétrons para a região brasileira: integração de rádio ocultação GNSS e de informações ionosféricas provenientes de estações GNSS terrestres - Jerez, Gabriel Oliveira [UNESP] (2021)
A rádio ocultação começou a ser utilizada para a sondagem da atmosfera de outros planetas na década de sessenta. Com o desenvolvimento dos Sistemas Globais de Navegação por Satélite (GNSS - Global Navigation Satellite Systems) e de missões com satélites de baixa órbita (LEO - Low Earth Orbiting) surgiram novas possibilidades de investigações da atmosfera terrestre, entre elas a aplicação da técnica de rádio ocultação (RO) GNSS. A influência devido à atmosfera terrestre sofrida pelo sinal transmitido pelo satélite GNSS permite a recuperação dos índices de refração, os quais possuem informações da composição atmosférica. A inversa de Abel é comumente empregada para a recuperação de perfis, porém, para sua aplicação é imposta a condição de simetria esférica da atmosfera. Com isso a técnica tem seu desempenho degradado para alguns casos como, por exemplo, na recuperação de perfis de densidade de elétrons, principalmente em regiões com elevada variabilidade da densidade eletrônica. Visando melhores resultados diversas pesquisas vêm propondo abordagens alternativas. Dentre essas, a utilização da inversa de Abel com o auxílio de mapas ionosféricos se mostrou promissora, no entanto, algumas limitações foram observadas, especialmente em regiões com maior variabilidade na distribuição de elétrons, como é o caso do Brasil. Neste contexto, essa pesquisa teve por objetivo desenvolver uma metodologia para realizar a recuperação de perfis de densidade de elétrons utilizando dados de RO empregando a inversa de Abel com o auxílio de mapas ionosféricos e informações ionosféricas regionais. A metodologia desenvolvida foi implementada no software utilizado pela University Corporation for Atmospheric Research (UCAR) para processamento dos dados da missão Constellation Observing System for Meteorology, Ionosphere and Climate (COSMIC) e de outras missões. Para o desenvolvimento da metodologia foram realizadas diversas avaliações de mapas ionosféricos disponíveis para a região brasileira, considerando produtos regionais, globais e híbridos. Foi proposta uma nova metodologia de avaliação de mapas ionosféricos por meio de ionossondas, sendo os produtos CODG e UQRG os que apresentaram os melhores resultados entre os produtos analisados. Além disso, foi realizada uma avaliação do impacto do uso das incertezas do Conteúdo Total de Elétrons na Vertical (VTEC - Vertical Total Electron Content) no domínio da ionosfera e do posicionamento. O uso das incertezas dos mapas ionosféricos não influenciou significativamente a interpolação dos valores de VTEC, porém, no domínio do posicionamento o impacto do uso das incertezas ficou evidenciado, principalmente para estações em regiões com maior variabilidade da densidade de elétrons em períodos de intenso fluxo solar. As metodologias de recuperação de perfis de densidade de elétrons a partir de RO foram testadas considerando mapas globais e comparadas com o desempenho de outros produtos COSMIC. As avaliações consideraram medidas in situ e dados de ionossondas. Com as avaliações com medidas in situ o produto proposto obteve melhor desempenho no cenário de baixo fluxo solar, enquanto para dois cenários de intenso fluxo solar o produto oficial COSMIC (ionPrf) obteve melhores resultados. Para as avaliações com dados de ionossondas o produto derivado da metodologia proposta obteve melhor desempenho considerando as ocultações com ocorrência mais próxima das ionossondas de referência (janelas de busca mais restritas).