Estudo do conteúdo eletrônico total na região brasileira em períodos magneticamente perturbados

• Ano de defesa: 2012
• Autor(a) principal: Patrícia Mara de Siqueira Negreti
• Orientador(a): Eurico Rodrigues de Paula, Mangalathayil Ali Abdu
• Banca de defesa: Ezequiel Echer, Paulo de Oliveira Camargo, Marcio Tadeu Assis Honorato Muella
• 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 do Ambiente Solar-Terrestre
• País: BR
• Resumo em Inglês: This work presents a study of the ionopheric response to intense and very intense magnetic storms occurred from 2001 to 2006. The parameter studied here was the Total Electron Content (TEC) which reveals the ionospheric dynamic during geomagnetic disturbances. The events discussed in this study present the well known phases of ionospheric storms. We verified the positive phase of the ionospheric storm which presents increases in TEC due to the prompt penetration electric fields, and also the intensification of the fountain effect that generates the equatorial anomaly with prominent crests displaced to higher latitudes. The negative phase of the ionospheric storm was also observed when disturbance dynamo electric fields and changes in the neutral composition caused TEC decreases. The recovery phase of the ionospheric storms observed in this study showed the gradual recovery of TEC to quiet time values. The vertical plasma drifts over the geomagnetic equator were simulated using the dual magnetometer technique which provides a realistic estimate of the daytime vertical drift based on the equatorial electrojet variations. The vertical drifts were simulated for Peru, Brazil and Philippine sectors for the periods of the magnetic storms studied in this work. The longitudinal differences observed in the responses by the vertical drifts and the TEC were analyzed using the data from the three locations. The simulated vertical drifts were used to calculate the zonal electric field, denoted as $E_{yIONO}$ in this study, in order to verify the occurrence of penetration electric fields. During events of penetration electric fields the zonal electric field and the interplanetary electric field (IEF) present similar signatures. We verified similarities between $E_{yIONO}$ and $E_{yIEF}$ lasting from 2 to 7 hours but it was not possible to attribute them to long duration penetration electric fields. The reason is that the negative incursions of $E_{yIEF}$ were not transmitted to the equatorial plane with the same efficiency observed during the positive incursions. For that reason the negative incursions of $E_{yIEF}$ (occurred during northward incursions of the interplanetary magnetic field $B_{z}$) and the resulting negative vertical drifts observed over the geomagnetic equator were attributed to \textit{overshielding} events. The most negative magnitude of IMF $B_{z}$ observed in this study (-52.2 nT) resulted in the most intense magnetic storm analyzed here (Sym-H = -490 nT) and also the most remarkable TEC differences, which presented increases of about 300\% compared to quiet time. One event of HILDCAA (High Intensity Long Duration Continuous AE Activity) phenomenon was observed and the TEC increases during the HILDCAA event were comparable to the TEC changes observed during magnetic storms ($\sim$100\%). The main feature observed during the HILDCAA event was an increase in the F10.7 index and this was probably the cause of the TEC enhancements. In this work we show that TEC responds mostly to the solar wind forcing and significant TEC changes may occur even in the absence of magnetic storms as we could verify during the HILDCAA event analyzed here.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m19/2012/05.10.21.43

Neste trabalho foram estudadas as respostas ionosféricas aos eventos de tempestades magnéticas intensas e muito intensas (super tempestades) ocorridas entre 2001 e 2006. O parâmetro estudado foi o Conteúdo Eletrônico Total (TEC), que retrata a dinâmica ionosférica durante as perturbações magnéticas. Nos eventos estudados neste trabalho, foi possível verificar a fase positiva da tempestade ionosférica, em que a característica principal foram os aumentos no TEC devido aos campos elétricos de penetração, inclusive com estabelecimento de um efeito fonte intensificado que resulta em um desenvolvimento da anomalia equatorial com cristas mais proeminentes e deslocadas para maiores latitudes. Foram observadas também a fase negativa da tempestade ionosférica, em que campos elétricos de dínamo perturbado e modificações na composição neutra causam diminuições no TEC, e a fase de recuperação, em que os níveis do TEC gradualmente retomam os valores do período calmo. A deriva vertical ionosférica sobre o equador geomagnético foi simulada utilizando uma rede neural baseada no método de magnetômetros, utilizando a diferença $\bigtriangleup$\textit{H}, que fornece uma aproximação realística do comportamento da deriva vertical ionosférica diurna, devido às variações observadas no eletrojato equatorial. Dessa forma, as derivas verticais diurnas foram simuladas em Jicamarca, no Brasil e nas Filipinas, para os períodos de tempestades magnéticas estudados nesse trabalho. As variações longitudinais observadas nas derivas e as respostas no TEC foram examinadas nessas três localidades. As derivas verticais diurnas simuladas foram utilizadas para calcular o campo elétrico zonal, denominado $E_{yIONO}$ \& neste trabalho, e examinar os eventos de penetração de campos elétricos, em que o campo zonal apresenta assinatura semelhante ao campo elétrico interplanetário ($E_{yIEF}$). Foram observados eventos em que o $E_{yIONO}$ apresentou assinatura semelhante ao $E_{yIEF}$ durante 2 e 7 horas seguidas, porém não foi possível concluir neste trabalho que ocorreu um evento de penetração de longa duração, pois as incursões negativas do $E_{yIEF}$ não são transmitidas com a mesma eficiência ao plano equatorial como ocorre nas incursões positivas. Dessa forma, os valores negativos do $E_{yIEF}$, que resultam de uma incursão para norte da componente $B_{z}$ do campo magnético interplanetário, não foram observados serem transmitidos ao plano equatorial. Assim, neste trabalho assumiu-se que ocorreram eventos de \textit{overshielding} durante as incursões para norte de $B_{z}$. A incursão negativa mais intensa da componente $B_{z}$ observada neste trabalho (-52,2 nT) resultou na tempestade magnética mais intensa (Sym-H = -490 nT), resultando também nas modificações mais significativas no TEC, que apresentou aumentos de aproximadamente 300 \%. Aumentos no TEC durante a ocorrência de um Evento HILDCAA (\textit{High Intensity Long Duration Continuous AE Activity}) foram observados, em que os aumentos no TEC foram compatíveis com os observados durante as tempestades magnéticas ($\sim$ 100\%) e aumentos no índice F10.7 durante a ocorrência de HILDCAA. O aumento no TEC durante esse fenômeno foi associado ao aumento no índice F10.7. Neste trabalho mostrou-se que o TEC responde majoritariamente às forçantes do vento solar, e mesmo na ausência de tempestades magnéticas, como durante o evento HILDCAA observado, as modificações nas forçantes do vento solar são responsáveis por causar aumentos significativos no TEC.