Metodologia numérico-computacional para análise multiescala de sinais: aplicações a processos eletrodinâmicos espaciais
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| Data de Publicação: | 2020 |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Idioma: | por |
| Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPE |
| Texto Completo: | http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21c/2020/05.21.13.54 |
Resumo: | A computação científica constitui uma área de desenvolvimento de novos conceitos e ferramentas úteis a muitas áreas de atuação, sobretudo atendendo as necessidades crescentes da área das investigações e de aplicações das ciências espaciais, como do emergente tópico de clima espacial. Com a disponibilidade de avançadas metodologias de medição, o monitoramento do ambiente solar-terrestre tem gerado grandes quantidades de dados com alta resolução temporal e maior extensão espacial, contendo fenômenos das mais diversas escalas espaço-temporais, o que demanda assim abordagens multiescalas para a análise desses fenômenos. Aliado a isso com a melhoria dos recursos computacionais e métodos numéricos, a simulação das equações magneto-hidrodinâmicas está se tornando essencial na análises dos fenômenos eletrodinâmicos considerando uma visão em volume extenso do espaço e da evolução dos fenômenos. Esta dissertação apresenta o desenvolvimento de uma metodologia numérico-computacional de análise multiescala da comparação de medidas e de resultados de modelagem magneto-hidrodinâmica de processos de plasma espacial, como caso de estudo os dados da Sonda Cassini na atmosfera de Titan, satélite de Saturno. Utilizando diversas técnicas wavelet em conjunto com outras ferramentas de medidas pode-se avaliar quantitativamente a similaridade dos sinais. Complementarmente, estudou-se também casos de efeito de pertubação magnética, devido ao acoplamento eletrodinâmico, avaliado na superfície terrestre para caracterização de sinais empregando-se a metodologia proposta. A importância deste trabalho vem de se dispor de uma metodologia quantitativa que auxilie no entendimento desses processos físicos e de como seus comportamentos dinâmicos estão sendo representados. |
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info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisMetodologia numérico-computacional para análise multiescala de sinais: aplicações a processos eletrodinâmicos espaciaisComputational numerical methodology for multiscale signal analysis: applications to spatial electrodynamic processes2020-05-20Margarete Oliveira DominguesOdim Mendes JúniorMaria Teodora FerreiraRodrigo Takeshi SeoInstituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)Programa de Pós-Graduação do INPE em Computação AplicadaINPEBReletrodinâmica espacialmagneto-hidrodinâmicaclima espacialanálise waveletanálise de similaridadeanálise de sinaisspace electrodynamicsmagnetohydrodynamicsspace weatherwavelet analysissimilarity analysissignal analysisA computação científica constitui uma área de desenvolvimento de novos conceitos e ferramentas úteis a muitas áreas de atuação, sobretudo atendendo as necessidades crescentes da área das investigações e de aplicações das ciências espaciais, como do emergente tópico de clima espacial. Com a disponibilidade de avançadas metodologias de medição, o monitoramento do ambiente solar-terrestre tem gerado grandes quantidades de dados com alta resolução temporal e maior extensão espacial, contendo fenômenos das mais diversas escalas espaço-temporais, o que demanda assim abordagens multiescalas para a análise desses fenômenos. Aliado a isso com a melhoria dos recursos computacionais e métodos numéricos, a simulação das equações magneto-hidrodinâmicas está se tornando essencial na análises dos fenômenos eletrodinâmicos considerando uma visão em volume extenso do espaço e da evolução dos fenômenos. Esta dissertação apresenta o desenvolvimento de uma metodologia numérico-computacional de análise multiescala da comparação de medidas e de resultados de modelagem magneto-hidrodinâmica de processos de plasma espacial, como caso de estudo os dados da Sonda Cassini na atmosfera de Titan, satélite de Saturno. Utilizando diversas técnicas wavelet em conjunto com outras ferramentas de medidas pode-se avaliar quantitativamente a similaridade dos sinais. Complementarmente, estudou-se também casos de efeito de pertubação magnética, devido ao acoplamento eletrodinâmico, avaliado na superfície terrestre para caracterização de sinais empregando-se a metodologia proposta. A importância deste trabalho vem de se dispor de uma metodologia quantitativa que auxilie no entendimento desses processos físicos e de como seus comportamentos dinâmicos estão sendo representados.Scientific computing is an area of development of new concepts and tools for many areas of expertise, above all meeting needs of growing areas like space science research and applications, such as the emerging topic of space weather. With the availability of advanced measurement methodologies, solar-terrestrial environment monitoring has generated a significant amount of data with spatial-temporal high resolution, containing phenomena with many space-temporal scales, demanding multiscale approach for these phenomena analysis. Allied to this with the improvement of computational resources and numerical methods, the simulation of magnetohydrodynamics equations is becoming essential in detecting electrical phenomena considering the broad view and space volume evolution of phenomena. This work presents the development of a numerical-computational methodology of multiscale analysis of the comparison of measures and magneto-hydrodynamic modelling of space plasma processes, such as data from the Cassini Probe in the atmosphere of Titan, Saturns natural satellite. Obtained from several wavelet techniques in conjunction with other measurement tools, the similarity evaluation of the signals is quantitatively performed. Complementarily, cases of disturbance effects of electrodynamic coupling assessed on the Earths surface are studied using the proposed methodology to characterize signals. The importance of this work comes from having a robust quantitative methodology that helps in understanding the physical processes and how their dynamic behaviours could be represented.http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21c/2020/05.21.13.54info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPEinstname:Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)instacron:INPE2021-07-31T06:56:18Zoai:urlib.net:sid.inpe.br/mtc-m21c/2020/05.21.13.54.12-0Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://bibdigital.sid.inpe.br/PUBhttp://bibdigital.sid.inpe.br/col/iconet.com.br/banon/2003/11.21.21.08/doc/oai.cgiopendoar:32772021-07-31 06:56:19.118Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPE - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)false |
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Scientific computing is an area of development of new concepts and tools for many areas of expertise, above all meeting needs of growing areas like space science research and applications, such as the emerging topic of space weather. With the availability of advanced measurement methodologies, solar-terrestrial environment monitoring has generated a significant amount of data with spatial-temporal high resolution, containing phenomena with many space-temporal scales, demanding multiscale approach for these phenomena analysis. Allied to this with the improvement of computational resources and numerical methods, the simulation of magnetohydrodynamics equations is becoming essential in detecting electrical phenomena considering the broad view and space volume evolution of phenomena. This work presents the development of a numerical-computational methodology of multiscale analysis of the comparison of measures and magneto-hydrodynamic modelling of space plasma processes, such as data from the Cassini Probe in the atmosphere of Titan, Saturns natural satellite. Obtained from several wavelet techniques in conjunction with other measurement tools, the similarity evaluation of the signals is quantitatively performed. Complementarily, cases of disturbance effects of electrodynamic coupling assessed on the Earths surface are studied using the proposed methodology to characterize signals. The importance of this work comes from having a robust quantitative methodology that helps in understanding the physical processes and how their dynamic behaviours could be represented. |
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