Modelo empírico das componentes dos ventos neutros termosféricos no setor americano baseado em dados do satélite UARS-WINDII para períodos geomagneticamente calmos

Thermospheric Neutral Winds (TNW) play a crucial role in the dynamics of the ionosphere by acting directly on the plasma drift. The TNW are the main maintenance mechanism of the nocturnal ionosphere. In addition, the TNW influence the behavior of Appleton Anomaly. The componentes of the TNW are u...

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Detalhes bibliográficos
Autor principal: Asevedo Júnior, Wivaldo Dantas de
Outros Autores: Fernandez, José Henrique
Formato: doctoralThesis
Idioma:pt_BR
Publicado em: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Assuntos:
Aeronomia
Ionosfera
Dados satelitais (UARS)
Ventos Neutros Termosféricos (VNT)
Análise estatística
Endereço do item:https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/32536
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Asevedo Júnior, Wivaldo Dantas de
Modelo empírico das componentes dos ventos neutros termosféricos no setor americano baseado em dados do satélite UARS-WINDII para períodos geomagneticamente calmos
description Thermospheric Neutral Winds (TNW) play a crucial role in the dynamics of the ionosphere by acting directly on the plasma drift. The TNW are the main maintenance mechanism of the nocturnal ionosphere. In addition, the TNW influence the behavior of Appleton Anomaly. The componentes of the TNW are usually measured by equipments such as Fabry-Pérot interferometer (FPI), Incoherent Scatter Radar (ISR), and science payloads onboard in rockets. However, these measurements are localized and offer low spatial coverage. With the advance of satellite observations, it was possible to obtain better spatial and temporal data coverage of the TNW’s components. On the other hand, TNW models have become an important tool for understanding the behavior of the dynamics of the neutral and ionized atmosphere above the mesopause. However, some models disagree about the behavior of the TNW at the altitudes of the thermosphere, especially in the South American Sector, mostly due to the lack of in situ measures for calibration. This work presents the TNW model “Empirical Averaged Thermospheric Wind Model (EArTh Wind)” that is based on a statistical study of the records obtained by the UARS satellite, using the onboard Wind Imaging Interferometer (WINDII) equipment from 1992 to 1997. The EArTh Wind represents the longitudinal average of TNW at the altitude of 250 km, within ±50o of geographic latitude for solar and geomagnetic conditions of Φ10,7m = 87,83 SFU and kpm = 2- (1,58), respectively. The EArTh Wind describe the seasonal (day of the year) and local time variability of these mean TNW evaluated by Fourier series. The behavior of the simulations obtained by the EArTh Wind show a good agreement with the climatology of the TNW components observed by the UARS satellite at different periods of the year. The statistical parameters used to evaluate the EArTh Wind presented good agreement whith the dataset for both TNW’s components, especially during the equinoxes. Particullary, a better agreement between the dataset and the zonal component was observed for all periods of the year. The statistical tests indicated that the latitudinal model EArTh Wind resembles the 2014 version of the Horizontal Wind Model, (HWM14), especially for the meridional component. In the localized comparison between the EArTh Wind FPI data from in Arecibo (18.35o N and 66.75o W), the meridional component showed good agreement, also comfirmed by the comparative statistical parameters obtained.
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The componentes of the TNW are usually measured by equipments such as Fabry-Pérot interferometer (FPI), Incoherent Scatter Radar (ISR), and science payloads onboard in rockets. However, these measurements are localized and offer low spatial coverage. With the advance of satellite observations, it was possible to obtain better spatial and temporal data coverage of the TNW’s components. On the other hand, TNW models have become an important tool for understanding the behavior of the dynamics of the neutral and ionized atmosphere above the mesopause. However, some models disagree about the behavior of the TNW at the altitudes of the thermosphere, especially in the South American Sector, mostly due to the lack of in situ measures for calibration. This work presents the TNW model “Empirical Averaged Thermospheric Wind Model (EArTh Wind)” that is based on a statistical study of the records obtained by the UARS satellite, using the onboard Wind Imaging Interferometer (WINDII) equipment from 1992 to 1997. The EArTh Wind represents the longitudinal average of TNW at the altitude of 250 km, within ±50o of geographic latitude for solar and geomagnetic conditions of Φ10,7m = 87,83 SFU and kpm = 2- (1,58), respectively. The EArTh Wind describe the seasonal (day of the year) and local time variability of these mean TNW evaluated by Fourier series. The behavior of the simulations obtained by the EArTh Wind show a good agreement with the climatology of the TNW components observed by the UARS satellite at different periods of the year. The statistical parameters used to evaluate the EArTh Wind presented good agreement whith the dataset for both TNW’s components, especially during the equinoxes. Particullary, a better agreement between the dataset and the zonal component was observed for all periods of the year. The statistical tests indicated that the latitudinal model EArTh Wind resembles the 2014 version of the Horizontal Wind Model, (HWM14), especially for the meridional component. In the localized comparison between the EArTh Wind FPI data from in Arecibo (18.35o N and 66.75o W), the meridional component showed good agreement, also comfirmed by the comparative statistical parameters obtained. Os ventos neutros termosféricos (VNT) desempenham um papel fundamental na dinâmica da ionosfera. Atuam diretamente na deriva do plasma, sendo o principal mecanismo de manutenção da ionosfera noturna, além de influenciar o comportamento da anomalia de Appleton. Frequentemente, medidas das componentes de VNT são obtidas por equipamentos como interferômetro de FabryPérot (FPI, sigla para Fabry-Pérot interferometer), radar de espalhamento incoerente (ISR sigla para Incoherent Scatter Radar), e equipamentos a bordo de foguetes de sondagem. No entanto, são medidas localizadas e de baixa cobertura espacial. Com o advento de observações realizadas a partir de satélites foi possível obter medidas das componentes de VNT com maior cobertura espacial e temporal. Os modelos de VNT têm se tornado uma ferramenta importante para a compreensão do comportamento da dinâmica da atmosfera neutra e ionizada acima da mesopausa. Contudo, alguns modelos apresentam discordâncias relacionadas ao comportamento na termosfera, especialmente no hemisfério Sul devido a pouca disponibilidade de medidas in situ para calibração. Neste trabalho é apresentado o modelo empírico de VNT denominado Empirical Averaged Thermospheric Wind Model (EArTh Wind), baseado em um estudo estatístico dos registros obtidos pelo satélite Upper Atmosphere Research Satellite (UARS) usando o equipamento embarcado Wind Imaging Interferometer (WINDII) entre 1992 e 1997. O EArTh Wind representa a média longitudinal das componentes do VNT em 250 km de altitude entre ±50o de latitude geográfica, para condições de atividade solar e geomagnética de Φ10,7m = 87,83 SFU e kpm ~ 2- (1,58), respectivamente, e descreve suas variações sazonais (dia do ano) e hora local, moduladas por séries de Fourier. O comportamento das simulações produzidas pelo modelo EArTh Wind mostram boa concordância com a climatologia das componentes de VNT observadas pelo satélite UARS em distintos períodos do ano. Os parâmetros estatísticos utilizados para avaliar o modelo em relação aos dados observados exibiram bons resultados, especialmente no equinócio em ambas as componentes do VNT. Particularmente, melhores resultados foram obtidos para a componente zonal, em todos os períodos do ano. Os testes estatísticos também indicaram que o EArTh Wind se assemelha à versão 2014 do Horizontal Wind Model (HWM14), principalmente para a componente meridional. Uma comparação localizada entre o EArTh Wind e dados obtidos utilizando FPI em Arecibo (18,35o N e 66,75o O), mostrou uma boa concordância da componente meridional, também confirmada pelos parâmetros estatísticos comparativos obtidos. 2021-05-17T16:55:06Z 2021-05-17T16:55:06Z 2020-04-30 doctoralThesis ASEVEDO JÚNIOR, Wivaldo Dantas de. Modelo empírico das componentes dos ventos neutros termosféricos no setor americano baseado em dados do satélite UARS-WINDII para períodos geomagneticamente calmos. 2020. 140f. Tese (Doutorado em Ciências Climáticas) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2020. https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/32536 pt_BR Acesso Aberto application/pdf Universidade Federal do Rio Grande do Norte Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS CLIMÁTICAS

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