Modelagem de correntes geomagneticamente induzidas: comparação de efeitos em diferentes latitudes

• Autor(a) principal: Erica Monteiro Diogo
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPE
• Texto Completo: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21c/2018/11.05.10.34

Correntes geomagneticamente induzidas (GIC) são um dos efeitos das tempestades geomagnéticas e que podem causar problemas e danos a sistemas tecnológicos instalados na superfície da Terra. As regiões de latitude auroral são mais suscetíveis às GIC devido às intensas variações do campo geomagnético durante tempestades geomagnéticas nessa região e, consequentemente, os estudos sobre seus efeitos concentram-se principalmente nessas latitudes. No entanto, a ocorrência de GIC em baixas latitudes, mesmo de baixa intensidade, pode também causar danos a longo prazo a transformadores de linhas de alta tensão. Ao estudar a ocorrência de GIC na região equatorial, espera-se que efeitos mais significativos sejam observados devido à presença do eletrojato equatorial. Este trabalho tem como objetivo estimar e comparar a amplitude das GIC em diferentes regiões. Para isso, propõe-se o uso de arranjos de magnetômetros localizados em diferentes latitudes geomagnéticas, métodos de interpolação do campo geomagnético para calcular o campo geoelétrico e, finalmente, obter as amplitudes da GIC em sistemas hipotéticos de transmissão de energia. Foram aqui utilizados os métodos de interpolação Spherical Cap Harmonic Analysis (SCHA) e Spherical Elementary Current System (SECS), bem como o método de cálculo do campo geoelétrico, usando informação sobre a distribuição da condutividade elétrica em subsuperfície. Por fim, o método Lehtinen-Pirjola foi utilizado para estimar a GIC nos pontos de aterramento da linha de transmissão. O conjunto de dados disponíveis é composto por medições de campo geomagnético adquiridas em diferentes latitudes geomagnéticas, informações sobre a condutividade elétrica do subsolo nas regiões de interesse e informações de engenharia das linhas de transmissão de energia. As medidas utilizadas foram adquiridas por estações magnéticas operadas pelo programa brasileiro de Clima Espacial (EMBRACE), em baixas latitudes geomagnéticas, pelo grupo de Geomagnetismo do INPE, em estações provisórias instaladas em torno do eletrojato equatorial, e pelo NRCan (Canadá), em estações localizadas na região do eletrojato auroral. Uma validação prévia dos códigos computacionais produzidos mostrou que os métodos adotados foram capazes de reproduzir satisfatoriamente o comportamento das GIC calculadas. Os resultados mostraram que, na região equatorial brasileira, a GIC mais intensa (7,70 A) foi obtida durante o SSC de um evento moderado observado entre 31 de janeiro e 2 de fevereiro de 1991 (Dst = -79 nT e Kp = 6-). A GIC estimada para outro evento ocorrido entre 26- 28 de novembro de 1990 (Dst = -135 nT e Kp = 7-) foi comparada para as regiões equatoriais brasileiras e aurorais canadenses. Verificou-se que a GIC estimada na região equatorial apresentou menor intensidade (3,83 A) do que na região auroral (11,88 A), devido à maior intensidade das variações geomagnéticas e menor condutância crustal da região onde foram estimadas as GIC na região canadense. Estimativas dos sistemas equivalentes de corrente elétrica ionosférica com os métodos SECS e SCHA foram obtidas apenas para a região equatorial brasileira durante o evento de novembro de 1990. Observou-se que os resultados do método SECS foram capazes de mostrar uma tendência para o comportamento da densidade equivalente de corrente elétrica ionosférica, mas o mesmo não foi obtido para o método SCHA. Assim, pode-se afirmar que o método SECS pode ser aplicado de forma mais eficiente para interpolação do campo geomagnético tanto em altas latitudes como em latitudes equatoriais, tendo sido verificado que os sistemas equivalentes de correntes são obtidos de forma razoável para a região equatorial. Por fim, verificou-se que o método SECS de interpolação produz um erro da mesma ordem de magnitude (~ 30%) quando se utiliza uma rede densa (como na região equatorial) ou esparsa (como na região auroral) de magnetômetros, o que demonstra a versatilidade do método para aplicação em diferentes estudos.