| Summary: | Os eventos de tempestades geomagnéticas produzem perturbações na eletrodinâmica, dinâmica e química da atmosfera. A modelagem é uma ótima ferramenta para entender estes fenômenos, os quais afetam as comunicações e a navegação. Esta Tese pretende modelar os efeitos das tempestades geomagnéticas na ionosfera de regiões equatoriais e baixas latitudes. Para isto, usa-se o Sheffield University Plasmasphere Ionosphere Model no INPE (SUPIM-INPE), no qual são feitos experimentos numéricos com diferentes modelos de campos elétricos (derivas) e de ventos perturbados. Os resultados obtidos são comparados com os valores observados pelas digisondas de Jicamarca, São Luís, Fortaleza, Tucuman, Cachoeira Paulista, Concepción e Ascencion Island. Inicialmente o modelo é avaliado para períodos geomagneticamente calmos. Como parâmetros de entrada de SUPIM são usados o fluxo solar ionizante fornecido por dois modelos (EUVAC e SOLAR2000), o vento neutro fornecido pelo modelo HWM93, a deriva vertical fornecida por dois modelos (S-F e F08), a deriva medida pelo radar de espalhamento incoerente de Jicamarca (JRI), a deriva deduzida a partir de magnetômetros ($\Delta$H) e a deriva deduzida a partir da taxa de variação temporal da altura da região-F (\emph{dh${'}$F/dt}). Assim, escolhem-se os parâmetros com os quais se consegue reproduzir melhor as observações e obtêm-se algumas considerações prévias para quando modelar os dias geomagneticamente perturbados. Para a simulação durante os dias de tempestades geomagnéticas, trabalha-se com dois eventos para os quais existem medições de JRI (17-18/04/2002 e 9-10/11/2004) e dois eventos onde não existem medições de JRI (29/10/2003 e 7-8/10/2004). Para separar os efeitos do campo elétrico dos do vento neutro, trabalha-se primeiramente com as estações equatoriais e depois com as estações de baixas latitudes. Adiciona-se às simulações com as derivas usadas anteriormente, os resultados obtidos das simulações com a deriva deduzida a partir do campo elétrico interplanetário e com as medidas do radar JULIA. Os resultados são consistentes com as observações quando se usam os diferentes tipos de deriva e isso possibilita estabelecer uma hierarquia entre elas. Quando não existem medições de JRI pode-se usar a deriva deduzida a partir de magnetômetros ou a deriva medida pelo radar JULIA e, na falta destas, pode-se utilizar a deriva deduzida a partir de campo elétrico interplanetário. Após a escolha do campo elétrico perturbado adequado para a região equatorial trabalha-se com as estações de baixas latitudes, onde tenta-se introduzir o efeito de um vento neutro perturbado que permita reproduzir as observações. Depois de simular diferentes configurações de ventos perturbados para Cachoeira Paulista durante a tempestade do 29/10/2003, conclui-se que uma perturbação em forma de onda viajante propagando-se de Norte para Sul consegue simular satisfatoriamente as variações das observações de foF2 e hmF2. Esta mesma configuração de vento perturbado serviu para simular os parâmetros ionosféricos de outros locais do setor brasileiro (São Luís e Fortaleza). === Geomagnetic storm events produce disturbances in electrodynamics, dynamics and chemistry of the atmosphere. Modeling is a good tool to understand these phenomena that affect telecommunications and navigation systems. This Thesis aims to model the effects of geomagnetic storms on the equatorial and low latitude ionosphere. Use is made of the Sheffield University Plasmasphere Ionosphere Model version available at INPE (SUPIM-INPE), to run numerical experiments with different models of electric fields (drifts) and of disturbed winds. The results are compared with observations made with digisondes at Jicamarca, São Luís, Fortaleza, Tucuman, Cachoeira Paulista, Concepción and Ascension Island. The SUPIM-INPE model is first evaluated for quiet geomagnetic conditions. The input parameters used by SUPIM-INPE are the ionizing solar flux provided by two models (EUVAC and SOLAR2000), the neutral wind provided by HWM93 model, the vertical drift provided by two models (SF and F08), the drift measured by the Jicamarca incoherent scattering radar (JRI), the drift deduced from magnetometers ($\Delta$H) and the drift calculated from the time derivative of the F-region height (\emph{dh${'}$F/dt}). This evaluation allows choosing the parameters with which the observations can be better reproduced. Also, it permits some preliminary considerations for the modeling of disturbed geomagnetic days to be defined. Simulations for geomagnetic storms are made for two events with/without JRI measurements (17-18/04/2002 and 9- 10/11/2004)/(29/10/2003 and 7-8/10/2004). In order to separate the effects of the electric field from the neutral wind, the simulations for the equatorial stations are performed before the low-latitude ones. In addition, simulations with drift deduced from the interplanetary electric field and those measured by JULIA radar are also analyzed. The simulations results are found to be consistent with observations in such a way that a hierarchy among the different types of drifts used can be established. When no JRI measurements are available, the drifts deduced from magnetometers or the drift measured by the JULIA radar can be used, and in their absence, even the drift inferred from interplanetary electric field is good enough for this purposes. After using different configurations of disturbed winds over Cachoeira Paulista during the storm of 29/10/2003, it is concluded that a traveling wavelike disturbance propagating from North to South can satisfactorily reproduce foF2 and hmF2 observations. This same configuration of disturbed wind seems to be appropriated to simulate the ionospheric parameters for other Brazilian stations (São Luís and Fortaleza).
|
|---|
