Morfologia e dinâmica das irregularidades ionosféricas de pequena escala e imageamento ionosférico por GPS

• Autor(a) principal: Marcio Tadeu de Assis Honorato Muella
• Data de Publicação: 2008
• 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-m18@80/2008/09.25.12.42

Os sinais recebidos dos satélites do Sistema de Posicionamento Global (GPS) foram utilizados para estudar o comportamento de três importantes propriedades geofísicas da ionosfera: irregularidades de pequena escala, sua velocidade de deriva zonal e o Conteúdo Eletrônico Total (TEC). A partir das flutuações (cintilações) na amplitude do sinal L1 (1575,42 MHz) do GPS, detectadas por receptores localizados no setor longitudinal brasileiro e distribuídos em diferentes latitudes, a morfologia, a ocorrência e a deriva zonal das irregularidades com dimensões de Fresnel foram analisadas em função do ciclo solar, da hora universal e do período sazonal. Os resultados mostram que as irregularidades que causam as cintilações são mais freqüentes nos horários que antecedem a meia-noite local e, a intensidade das cintilações, são maiores nas latitudes próximas às cristas da anomalia equatorial, onde os gradientes de TEC são mais elevados. A magnitude da deriva zonal média das irregularidades e a ocorrência e intensidade das cintilações são maiores durante os meses do solstício de verão e, também, tendem a aumentar com o aumento da atividade solar. A dinâmica destas irregularidades pode apresentar comportamentos distintos dependendo da latitude das estações de observação, tais como, magnitudes maiores e presença de picos secundários na amplitude da deriva. A técnica de receptores geomagneticamente espaçados empregada para estimar a deriva zonal das irregularidades mostrou-se também eficiente para estimar a altura de espalhamento da camada de irregularidades. Observações simultâneas conduzidas em estações magneticamente conjugadas mostraram que os sinais do GPS não são afetados pelas irregularidades na densidade do plasma na base da região F, do tipo bottomside sinusoidal (BSS). Entretanto, sinais recebidos dos satélites geoestacionários, na faixa do VHF, revelaram fortes cintilações causadas por estas irregularidades. As observações nas estações conjugadas também mostraram que pode não existir uma relação simples e direta entre o nível das cintilações e o tamanho das depleções (assinatura das bolhas de plasma) nos valores do TEC e, ainda, uma análise da espessura equivalente da ionosfera não parece revelar muito sobre a intensidade/variabilidade dessas cintilações. Utilizando um algoritmo de assimilação de dados multiinstrumental (chamado MIDAS) que emprega conceitos de problemas inversos, reconstruções tomográficas da densidade eletrônica da ionosfera foram geradas a partir das medidas de TEC. Os resultados revelaram a capacidade da técnica em reconstruir a densidade eletrônica na região da anomalia equatorial, onde uma melhor concordância foi encontrada na região da crista quando comparados com os resultados obtidos dos registros dos ionogramas. No equador magnético, a técnica falha em reconstruir a ionosfera naqueles horários em que ocorrem fortes gradientes verticais do plasma. Mapas dinâmicos bidimensionais que relacionam as medidas simultâneas de TEC e cintilação mostraram que as cintilações são mais intensas nas regiões da fronteira da anomalia onde os gradientes espaciais do TEC são mais elevados, o que sugere que os gradientes de densidade podem ser um importante precursor no desenvolvimento das cintilações na banda L do GPS.