ESTUDO DA VELOCIDADE DE DERIVA ZONAL DAS IRREGULARIDADES IONOSFÉRICAS UTILIZANDO RECEPTORES ESPAÇADOS DE GPS E RECEPTORES VHF – SICINPE 2008 Lilian P.

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1 ESTUDO DA VELOCIDADE DE DERIVA ZONAL DAS IRREGULARIDADES IONOSFÉRICAS UTILIZANDO RECEPTORES ESPAÇADOS DE GPS E RECEPTORES VHF – SICINPE 2008 Lilian P. Moor [1], Eurico R. de Paula [2], Nelson J. Schuch[1] [1] Laboratório Sondagem Ionosférica e Atmosfera Neutra Terrestre do Centro Regional Sul de Pesquisas Espaciais - LSIANT/CRS/INPE – MCT, em parceria com o Laboratório de Ciências Espaciais de Santa Maria – LACESM/CT – UFSM, Convênio: INPE – UFSM, Santa Maria, RS; [2] Divisão de Aeronomia da Coordenação de Ciências Espaciais e Atmosféricas – DAE/CEA/INPE – MCT,São José dos Campos, SP.

2 Lilian Moor – lilian@lacesm.ufsm.br  Objetivos  Ionosfera  Sistema GPS  Sistema VHF Sumário  Metodologia  Resultados  Conclusões  Agradecimentos

3 Objetivos Dados da velocidade zonal das bolhas de plasma no Brasil utilizando dados de receptores VHF e dados de receptores espaçados GPS Estudar Calcular Comparar Lilian Moor – lilian@lacesm.ufsm.br

4 Ionosfera e Bolhas de Plasma Perfil Vertical da Ionosfera Fig. 1 - Perfil vertical típico da Ionosfera equatorial para o período do pôr-do-sol. Fonte: Adaptado de Baumjohann e Treumann (1997, p. 63). Fig. 2 – Movimento das bolhas para leste, acompanhando o equador geomagnético. Lilian Moor – lilian@lacesm.ufsm.br

5 Formação das Bolhas de Plasma Teoria da Instabilidade Hidrodinâmica Rayleight – Taylor (R-T) Animação gentilmente cedida por C. M. Denardini Densidade eletrônica maior Densidade eletrônica menor Lilian Moor – lilian@lacesm.ufsm.br

6 GPS – Global Positioning System Fig. 3: (a). – Constelação de satélites do sistema GPS. Atualmente 31 satélites em órbita. (b) Número de satélites necessário para o posicionamento 3-D. FONTE: Adaptado de http://www.rc.unesp.br/igce/aplicada/textogps.pdf. (a) (b) Lilian Moor – lilian@lacesm.ufsm.br

7 EFEITOS DAS IRREGULARIDADES IONOSFÉRICAS NO SINAL DE GPS Lilian Moor – lilian@lacesm.ufsm.br  CINTILAÇÃO DA FASE E DA AMPLITUDE  PERDA DE LOCK  DEGRADAÇÃO DA DILUIÇÃO DE PRECISÃO  DIMINUIÇÃO DA DISPONIBILIDADE DE SATÉLITES GPS

8 - CINTILAÇÃO Ionosfera v Lilian Moor – lilian@lacesm.ufsm.br

9 EFEITOS DAS IRREGULARIDADES IONOSFÉRICAS NO SINAL DE GPS Lilian Moor – lilian@lacesm.ufsm.br - Perda de Lock Perda de Lock

10 GPS – Global Positioning System Fig. 5 - Receptores espaçados em 100 m na direção leste-oeste magnética no Prédio Sede do Centro Regional Sul de Pesquisas Espaciais - CRS/INPE – MCT. Fig. 4 - 20 receptores GPS instalados em 14 pontos de observação distribuídos no Território Brasileiro. Fonte: http://200.241.80.42/gpsNet.html. Lilian Moor – lilian@lacesm.ufsm.br

11 Sistema VHF Fig. 6 - Antenas do tipo Yagi do Sistema VHF, instaladas no Observatório Espacial de São Luís – OESLZ/INPE – MCT, São Luís-MA Fig. 7 - Sinais processados com informações do Índice S4 e cálculo da velocidade de deriva das cintilações detectadas em São Luís-MA para 27/11/2004. Lilian Moor – lilian@lacesm.ufsm.br

12 Metodologia utilizando dados de GPS  Para cálculo da velocidade de deriva zonal das bolhas ionosféricas utilizam-se dados de 2 receptores de GPS espaçados em 100 m na direção leste oeste magnética;  A aquisição dos dados é feita com o auxílio do software SCINTMON capaz de amostrar simultaneamente sinais de até 11 satélites; sendo que somente dados de satélites com elevação maior do que 40° são selecionados;  Para a confecção dos gráficos foram utilizados rotinas em MATLAB® e softwares como Origin®; Lilian Moor – lilian@lacesm.ufsm.br

13 Metodologia utilizando dados de VHF  Para cálculo da velocidade de deriva zonal das bolhas ionosféricas utilizam-se dados do sistema VHF provenientes de satélites geo-estacionários sendo que as cintilações monitoradas são detectadas em freqüências na faixa compreendida entre 240 e 260 MHz ;  A aquisição dos dados é feita com o auxílio de três módulos: Conversor de RF, conversor de FI e um computador, os quais formam o módulo de processamento dos dados recebidos. Quatro antenas tipos Yagi estão posicionadas duas-a-duas, espaçadas a 100 metros na direção leste-oeste magnética;  Para a confecção dos gráficos são utilizadas rotinas em MATLAB® e softwares como Origin®; Lilian Moor – lilian@lacesm.ufsm.br

14 Metodologia - Dados de 3 Regiões do Território Brasileiro Durante o mês de novembro de 2002 foi observada uma tempestade magnética registrada pelo índice Dst (Dst = -128 nT ) para os dias 21 e 22, como ilustrada na Fig. 6. Para o dia 28 de outubro de 2003, dia geomagneticamente perturbado (Fig. 10), e dias 18-27 de outubro de 2003, dias geomagneticamente calmos (Fig. 10). Obtenção de dados coletados para 2 localidades simultaneamente. São Luís-MA (Lat. Geo 23,07° S e Dip Lat. -1,73 ) Cachoeira Paulista-SP (Lat. Geo 23.07° S e Dip Lat -18,01) -Seleção de dados para 2 regiões do Território Brasileiro. Fig. 10 - Gráfico do índice Dst para o mês de outubro de 2003. FONTE: Adaptada de http://www.kugi.kyoto-u.ac.jp/dstdir/dst1/prov. Lilian Moor – lilian@lacesm.ufsm.br

15 Resultados Fig. 11 – Velocidade zonal das irregularidades ionosféricas para o dia magneticamente perturbado 28/10/2003, sobre a região de São Luis-MA, Brasil. Lilian Moor – lilian@lacesm.ufsm.br 20 21 22 23 00 01 02 03 04 05 06 21 22 23 00 01 02 03 04 05 06

16 Resultados Fig. 13 – Velocidade de deriva zonal das bolhas de plasma para o período magneticamente calmo, 18-27 de outubro de 2003. Fig. 14 – Velocidade de deriva zonal das bolhas de plasma para o dia magneticamente perturbado, 28 de outubro de 2003. Lilian Moor – lilian@lacesm.ufsm.br Início do registro da velocidade às 22 h 20 21 22 23 00 01 02 03 04 05 06 07 Modulação da velocidade a partir das 23 h

17 Resultados Fig. 15 – Velocidade zonal das bolhas de plasma ionosféricas para o período magneticamente calmo, 18-27 de outubro de 2003. Lilian Moor – lilian@lacesm.ufsm.br Início do registro da velocidade às 23 h 20 21 22 23 00 01 02 03 04 05 06 Aumento típico da velocidade para região de Cachoeira Paulista

18 Parte Traseira Conclusões  Foi observada uma boa concordância entre as velocidades de deriva zonal calculadas por estes 2 métodos em São Luís e em Cachoeira Paulista;  Verificamos o início do registro da velocidade para São Luís às 22 h UT e para Cachoeira Paulista às 23 h UT;  Foi observado que a velocidade de deriva zonal das irregularidades ionosféricas decai ao longo da noite de ~175 m/s para ~50 m/s;  Percebemos em São Luís uma modulação da velocidade a partir das 23 h UT;  Percebemos também, que para Cachoeira Paulista há um aumento da velocidade em torno da 01 h UT;  Para Cachoeira Paulista verificamos uma discrepância na velocidade a partir da 1 h UT; Lilian Moor – lilian@lacesm.ufsm.br

19 Agradecimentos Os autores agradecem ao Programa PIBIC/INPE - CNPq/MCT pelo suporte ao programa de pesquisa e a organização da JAI pela oportunidade de apresentar o trabalho. OBRIGADA!