| Summary: | Nas Ejeções de Massa Coronal Interplanetária (ICMEs), há um subconjunto específico, onde o plasma possui um campo magnético bem estruturado em forma de corda de fluxo chamado de nuvem magnética (MC). As características principais são: o aumento da intensidade do campo magnético em relação ao valor médio no vento solar circundante, a rotação suave do vetor campo magnético, com duração na ordem de um dia e, a baixa densidade de prótons. Em consequência do rápido movimento das MCs em relação ao vento solar circundante, o plasma e as linhas de campo magnético se acumulam na frente da nuvem numa região chamada de bainha magnética. As MCs são importantes devido ao efeito sobre a atividade geomagnética. Dependendo das características, o plasma no interior da nuvem tem um acoplamento eletrodinâmico com a magnetosfera da Terra. O objetivo desta tese foi desenvolver uma metodologia para identificar e, posteriormente, caracterizar a dinâmica das MCs no meio interplanetário a partir de sinais recebidos pelos satélites. Nem sempre é possível usar os dados de plasma no vento solar (SW) devido à in-disponibilidade para fazer esta identificação. Neste trabalho as ferramentas usadas foram: entropia espaço temporal, expoentes de persistência, transformada wavelet discreta e o método de mínima variãncia. Para isso, utilizou-se os dados do satélite ACE, localizado no ponto de Lagrange LI à 1.5 milhões de km da Terra. Dos dez instrumentos abordo do ACE, foram utilizados dois deles, o SWEPAM e o MAG que medem dados de plasma e campo magnético, respectivamente. Utilizou-se os sistemas de coordenadas GSE e GSM, com resolução temporal de 16 s, porém alguns resultados foram gerados com dados em outras resoluções temporais. As ferramentas físico-matemáticas citados foram testados, em 41 MCs identificadas anteriormente por outros autores, na região da bainha de plasma, da nuvem, e na região após nuvem visando validar a metodologia. A base física para a utilização das técnicas foi a existência de características relacionado com as ocorrências de MC, pois verificamos que as MCs tem um campo magnético ordenado, auto correlacionado, com poucas flutuações e com aumento da memoria na serie temporal. Das ferramentas utilizadas foi desenvolvido um grupo de índices relacionadas com a entropia (IE), o comportamento e as características de persistência, e os coeficientes wavelet. Os índices são calculados continuamente em janelas de 11.11 h em vários intervalos de vento solar. Eles auxiliam numa rápida identificação dos candidatos à MCs no vento solar. Foi utilizado a técnica de Análise de Mínima Variãncia (MVA) para determinar a direção de rotação do campo magnético dentro das MCs e a orientação do eixo das mesmas. Assim, as fronteiras da região da MC ficaram bem delimitadas. Nos casos utilizados para teste a metodologia mostrou-se útil. Comprovou-se a eficiência das ferramentas utilizadas, pois foi possível identificar novas MCs. Também foi estudado dois casos onde duas MCs interagem. Para isso, foi necessário gerar mapas bidimensionais para visualizar as linhas de campo magnético, isto foi feito com uma técnica de reconstrução utilizando a equação diferencial de Grad-Shafranov (GS). No primeiro caso, onde duas MCs interagem, observa-se reconexão magnética, além de encontrar lâminas de correntes nessa região. A técnica dos coeficientes wavelet auxiliou na identificação do ponto X de reconexão. No segundo caso estudado, o ponto X de reconexão não é observado. Esses resultados concordam com a física do problema, das possíveis combinações de tipos de cordas de fluxos interagindo só vão se reconectar aqueles onde os campos magnéticos entre eles tenham sentidos opostos. A contribuição desta tese é a criação de uma nova metodologia para identificação e caracterização das MCs, utilizando novas ferramentas, até então não experimentadas, com as outras já existentes. A metodologia pode ser ajustada, em num curto prazo de tempo, como um produto eficiente para estudar variabilidade do Clima Espacial. === A subset of lnterplanetary Coronal Mass Ejections (ICMEs) has sim ple fiux rope-like magnetic fields, named magnetic clouds (MCs). MCs present the characteristics of magnetic field strength higher than the average in the solar wind (SW), their magnetic field direction rotates smoothly through a large angle, and low-temperature protons. Plasmas and magnetic field typically accumulate in the sheath region ahead of MCs driving interplanetary shocks. The MCs have a significant importance due to effects on the geomagnetic activity. Depending on their characteristics, MCs can produce intense electrodynamic couplings with the Earth's magnetosphere. The aim of this work is to create a methodology to identify and subsequently characterize the dynamics of MCs from interplanetary magnetic field (IMF) signals received by satellites. Often, plasma data of SW are not available for this identification. A set of physical-mathematical techniques was analyzed and selected to study MC events. The spatio-temporal entropy, persistence exponents, discrete wavelet transform, and minimum variance analysis are the techniques applied. Datasets from ACE spacecraft localized at LI Lagrangian point about 1.5 million km from Earth are used. MAG and SWEPAM are only used among a total of ten instruments onboard ACE. The SWEPAM measures the solar wind plasma and the MAG measures interplanetary magnetic field. Magnetic field vectors are given in the GSE and GSM coordinate systems with different time resolution available. This work deals with the 16 s time resolution most of the time. A total of 41 MCs identified by other authors were used, which allows dealing with the plasma sheath region, the MC and a pos-MC region. The physical basis for using these techniques were due to the existing characteristics related to the MC occurrences. As results, the time series analysis of the magnetic field inside the MCs regions shows that their fields are autocorrelated and structured. With few fiuctuations and long memory in time series. From the above techniques, a set of indices were derived and related to the interplanetary entropy (IE), the persistence behavior and the wavelet coefticient identified features. The indices have been calculated continuously from 11.11 h (2500 records) windows using a proper SW time step. The use of these indices builds a useful tool to allow practical identification of MC candidates in the SW. We use the local Minimum Variance Analysis (MVA) to determine the direction of rotation of the magnetic field inside the MCs and the orientation of the MC axis, and identified their boundaries. The methodology was demonstrated to be useful with test cases. The tool was able to find MCs not previously identified. A case of double fiux rope magnetic cloud presenting magnetic reconnection was studied from them. The reconstruction of two-dimensional maps of the magnetic configuration was also studied by using the Grad-Shafranov equation. In this case, we detect current sheet in this region, where two MCs are interacting, and the magnetic reconnection is observed. The wavelet coefticients technique becomes a tool for finding reconnection signatures or X-type neutral point in interaction regions between flux-ropes. A second case of double flux rope magnetic cloud was studied, where X-type neutral point in the interaction region was not observed, because the magnetic fields were parallel among them (inside the interaction region). The major contribution of this work is the implementation of a methodology for the identification and characterization of MOs, adding new resources to the earlier tools. In a general sense, the proposed methodology can constitute an easy and automatic computational procedure for preliminary survey on MO occurrences for scientific goals, or even a convenient MO warning for the space weather purposes.
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