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Revista Brasileira de Geofísica

versão impressa ISSN 0102-261X

Rev. Bras. Geof. v.17 n.1 São Paulo mar. 1999

http://dx.doi.org/10.1590/S0102-261X1999000100023 

Resposta do sistema ionosfera-termosfera a tempestades magnéticas no setor sul-americano

 

Ximena Andrea Torres Pincheira

Tese de Doutorado em Geofísica Espacial, orientada pelos Drs. Inez Staciarini Batista e Mangalathayil Ali Abdu, aprovada em 29 de abril de 1998 (INPE/MCT).

 

Apresenta-se um estudo de casos de tempestade magnética ocorridos em anos de mínima e máxima atividade solar para uma rede de estações no setor sul-americano: em baixas (Fortaleza, FZ, e Cachoeira Paulista, CP), médias (Concepción, CON) e altas (Ilha Rei Jorge, IRJ) latitudes. Propõe-se estudar as inter-relações do sistema ionosfera-termosfera e caracterizar os processos físicos causantes dos distúrbios neste setor, onde a configuração do campo geomagnético apresenta forte variabilidade do ângulo de declinação magnética e da intensidade do campo. Esperam-se respostas do sistema com algumas dependências latitudinais e longitudinais. Estuda-se a propagação dos ventos termosféricos perturbados e as causas das fases negativas em foF2 com dados de ionossonda e com ajuda do modelo FLIP (Field Line Interhemispheric Plasma). Encontra-se que as tempestades desenvolvidas no mínimo solar produzem efeitos maiores sobre a ionosfera que aquelas desenvolvidas no máximo solar. Os efeitos sazonais prevalescem sobre os de ciclo solar em altas latitudes. Os padrões modelados de ventos acompanham as mudanças de hmax e são de magnitude maior em médias latitudes. Observa-se claramente a propagação de perturbações nos ventos associada ao início de sub-tempestades. Existe uma série de fatores locais que induzem mudanças na ionosfera durante a propagação latitudinal e longitudinal dos distúrbios: em IRJ predominam as fases negativas, causadas por mudanças na composição da atmosfera neutra, diminuições em [O]/[N2] podem ser de até 80%. Sobre CON, as fases negativas não podem ser completamente explicadas por efeitos de composição; nesta estação de médias latitudes a ação dos ventos é mais efetiva e é a que determina o comportamento de hmax. Em CP, campos elétricos e ventos zonais também influenciam em forma importante hmax.

 

Ionosphere-thermosphere response to magnetic storms on the South-American region- We show case study of magnetic storm events during low (1986) and high (1989-1990) solar activity years using a chain of ionospheric South American stations in low (Fortaleza, FZ, and Cachoeira Patilista, CP), mid (Concepción, CON) and high (Ilha Rei Jorge, IRJ) latitudes.We study the ionosphere - thermosphere system inter-relation during those periods and describe the physical processes causing disturbances in a region, where the magnetic field configuration shows high declination angle and field intensity variability. We investigate the responses of the ionosphere - thermosphere system to the disturbance and we expect to find some latitudinal and longitudinal dependencies. We study disturbed thermospheric wind pattern and the negative phases in foF2 using ionosonde data and the FLIP Model (Field Line Interhemispheric Plasma Model). Ionospheric effects of magnetic storm are higher during solar minimum than during solar maximum conditions. Seasonal effects are more important than solar cycle effects at high latitudes. The modeled wind patterns have the same variation as hmax and their magnitudes are higher at mid latitudes. We see a clear perturbed wind propagation associated with the onset of sub-storms. There are a series of local factors that can induce also changes in the ionosphere, during latitudinal and longitudinal propagation of a magnetic storm disturbance. The negative phases in foF2 over IRJ are caused by neutral atmosphere composition changes (the variation in the ratio [O]/[N2] can be as high as 80%). In CON, the negative phases can not be completely explained by neutral atmosphere changes. In this middle latitude station, wind action is more effective to determine the hmax variations. In CP, electric fields and zonal winds are both very important for the hmaxvariations.