Analysis of Total Electron Content (TEC) variations obtained from GPS data over South America

• Ano de defesa: 2013
• Autor(a) principal: Olusegun Folarin Jonah
• Orientador(a): Eurico Rodrigues de Paula, Severino Luiz Guimarães Dutra
• Banca de defesa: Ivan Jelinek Kantor, Jonas Rodrigues de Souza, Marcio Tadeu Assis Honorato Muella, Claudinei Rodrigues Aguiar
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Geofísica Espacial
• País: BR
• Resumo em Inglês: Using dual frequency GPS receivers in the South American sector, the measurement of absolute ionospheric Total Electron Content (TEC) has been estimated applying the Nagoya ionospheric model for both 2009 and 2001, which represent low and high solar activities respectively. The diurnal, day-to-day, monthly, seasonal, latitudinal and longitudinal variations of TEC was studied for equatorial and low latitude region of South America. The strength and characteristics of the EIA were equally analyzed. We also investigated the TEC differences between the March and September equinoxes of both solar minimum and solar maximum and the effect of Sudden Stratospheric Warming on the ionosphere during the period of 2007/2008 and 2008/2009. The Physics based SAMI2 model was also used to provide possible TEC variations mechanisms. The equinoctial asymmetry in the ionosphere shows that TEC is larger in March month than in September month and that this phenomenon occurs at both equatorial and low latitude regions of both solar phases. The analyses also reveal the well know diurnal, seasonal and semidiurnal variation as well as the nighttime variability during the low and high solar activities. Wavelet power spectra analysis was employed to check the periodicities of the TEC data, F10.7 and zonal and meridional wind velocities measured by Metor radar at an 100 km altitude. Many periods were found to be dominant in the zonal and meridional wind velocity corresponding with that of TEC periodicities. We believe this could be an evidence of planetary waves which could result in the modulation of the E region electric field during the day and consequently cause some enhancement in the ionosphere ionization. Finally, we present, evidence of the ionospheric response to Sudden Stratospheric Warming (SSW) of 2008 and 2009 events during solar minimum conditions. The response is characterized by semidiurnal, large amplitude and persistence perturbation for about 3 weeks after the peak of the stratospheric temperatures. Evidences from our study show that the EIA was enhanced during the morning hours, suppressed during afternoon hours and a secondary enhancement was also noticed after sunset. The progressive shift of EIA occurs at a different rate for different SSW events. In all, a total of five SSW events have been analyzed.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m19/2013/02.13.21.09

Usando receptores GPS de dupla frequência do sector da América do Sul, a medição do Conteúdo Eletrônico Total (TEC) absoluto foi estimada aplicando o modelo ionosférico Nagoya para 2009 e 2001, representando baixas e altas atividades solares respectivamente. As variações diurnas, dia-a-dia, mensal, sazonal, e de latitude e longitude do TEC foi estudado para regiões equatoriais e de baixas latitudes da América do Sul. A intensidade e as características da Anomalia da Ionização Equatorial (EIA) foram igualmente analisadas. Também foram investigadas as diferenças do TEC entre equinócios de março e setembro, tanto para o mínimo solar quanto para o máximo solar. O efeito do aquecimento estratosférico súbito na ionosfera polar durante os períodos de 2007/2008 e 2008/2009 são igualmente analisados. A Física baseada O modelo SAMI2 baseado em princípios físicos foi também usado para fornecer os possíveis mecanismos responsáveis pelas variações no TEC. A assimetria equinocial na ionosfera mostra que o TEC é maior nos meses de março do que nos meses de setembro e que este fenômeno ocorre em regiões de latitudes baixas e equatoriais, em ambas as fases do ciclo solar. As análises revelam também a bem conhecida variação diurna, sazonal e semi-diurna, bem como a variabilidade noturna, durante baixa e alta atividades solares. Wavelet análise dos espectros de potência foi empregada para verificar as periodicidades dos dados do TEC, F10.7 e velocidades do vento zonal e meridional medidos pelo rada meteórico, a uma altitude de 100 km. Muitos períodos considerados dominantes na velocidade do vento zonal e meridional correspondente com os das periodicidades do TEC foram observados. Acreditamos que esta poderia ser uma evidência de ondas planetárias que poderiam causar modulação do campo eléctrico E região durante o dia e, consequentemente, causar algum aumento na ionização da ionosfera. Por fim, apresentamos a evidência da resposta ionosférica aos eventos de Aquecimento Estratosférico Súbito (SSW) de 2008 e 2009 durante condições de mínima atividade solar. A resposta é caracterizada pela perturbação semidiurna de grande amplitude e persistência, por cerca de 3 semanas após o pico de temperatura da estratosfera. Evidências de nosso estudo mostram que o EIA foi mais intenso durante a manhã, suprimido durante as horas da tarde e um aumento secundário também foi notado após o pôr do sol. A mudança temporal progressiva do EIA ocorre em uma taxa diferente para os diferentes eventos SSW. Ao todo, um total de cinco eventos SSW foram analisados.