Multi-instrument study of various aspects of equatorialionospheric irregularities over American and African sectors
| dc.contributor.advisor | Fagundes, Paulo Roberto | |
| dc.contributor.author | Agyei-Yeboah, Ebenezer | |
| dc.contributor.coadvisor | Tardelli, Alexandre | |
| dc.contributor.event2 | São José dos Campos | |
| dc.contributor.referee | Pillat, Valdir Gil | |
| dc.contributor.referee | Ojeda González, Arian | |
| dc.contributor.referee | Silva, Igo Paulino | |
| dc.contributor.referee | Batista, Inez Staciarini | |
| dc.date.accessioned | 2024-12-05T14:10:41Z | |
| dc.date.available | 2024-12-05T14:10:41Z | |
| dc.date.issued | 2022-08-02 | |
| dc.description.abstract | This thesis is devoted to the study of ionospheric irregularities observed over Brazil and Africa using different instruments and observational techniques. First, the occurrence of ionospheric irregularities like plasma bubbles, blobs, and Spread-F (typical and atypical have been investigated using all-sky imaging systems and ionosondes located at Araguatins, Jataí, and São José dos Campos. Afterward, GPS-TEC data from 33 receiver stations located in different parts of Brazil and Africa were used in the investigation of ROT (rate of TEC change) phase fluctuations during the Antarctic Sudden Stratospheric Warming (SSW). Electron density measurements from the Swarm constellation have also been employed to aid in the analysis and discussion of some of the results obtained from ionosonde and ASI. The thesis focuses on two main studies. One study was dedicated to exploring the observation of the simultaneous occurrence of ionospheric plasma bubbles and blobs using an all-sky imaging system and the observation of atypical Spread-F on ionograms. Based on these observations, a novel methodology is proposed for the observation and studies of ionospheric plasma blobs using ionosondes. The proposed methodology employed a colocated all-sky imager and ionosonde at Araguatins to observe simultaneously occurring plasma bubbles and blobs and then the corresponding ionograms were analyzed. The characteristics of the echoes on the ionograms were compared with the observations from the OI 630 nm nightglow images from the all-sky imager for when there were no irregularities and when bubbles and/or blobs were present. The results showed that in the presence of bubbles and blobs, Spread-Fs with high-frequency echoes were drawn on the ionograms at almost the same time as the images were taken. The results also showed that the generation of plasma blobs could be influenced by the development of bubbles and that the equatorial ionization anomaly may play a major role in their development. The other focus of the thesis is the study of the effects of the 2019 minor Antarctic SSW event on the generation/suppression of ionospheric irregularities. The critical frequency obtained from the three ionosonde stations at Araguatins, Jataí, and São José dos Campos was used to monitor the ionospheric irregularities during the different phases of the SSW event. Spread-F (Brazil) and ROT phase fluctuations (Brazil, Africa) occurrence at different latitudes during different phases of the event were analyzed. Irregularity occurrence from a similar period in 2018 when no SSW event was recorded in the Antarctic region was also analyzed. The results showed a general decrease in occurrence rates during the peak phase of the event compared to the other phases in 2019. The results also showed a decrease in occurrence rate from the peak phase in 2018 (no SSW) to the peak phase in 2019 (SSW). | |
| dc.description.abstract2 | Esta tese é dedicada ao estudo de irregularidades ionosféricas observadas no Brasil e na África utilizando diferentes instrumentos e técnicas observacionais. Inicialmente, a ocorrência de irregularidades ionosféricas como blobs e bolhas de plasma, e spread-F (típico e atípico) foram investigadas utilizando sistema de imageador All-sky e ionosondas localizados em Araguatins, Jataí e São José dos Campos. Depois, foram utilizados dados de GPS-TEC de 33 estações receptoras localizadas no Brasil e da África com a finalidade de investigar flutuações de fase ROT durante o aquecimento estratosférico súbito (em inglês: sudden stratospheric warming-SSW) na Antártida. Medidas de densidade eletrônica da constelação de Swarm também foram utilizadas para auxiliar na análise e discussão de alguns dos resultados obtidos da ionosonda e do imageador. A tese se concentra em dois estudos principais. O estudo foi dedicado a explorar a observação da ocorrência simultânea de blobs e bolhas de plasma ionosféricas usando um imageador all-sky e a observação de spread-F atípico em ionogramas. Baseado nessas observações, uma nova metodologia é proposta para a observação e estudos de blobs ionosféricos usando ionosondas. A metodologia proposta utiliza um imageador e ionosonda em Araguatins para observar simultaneamente bolhas e blobs de plasma e, em seguida, foram analisadas as ionogramas correspondentes. As características dos ecos nos ionogramas foram comparadas com as observações das imagens noturnas de OI 630 nm do imageador all-sky para períodos quando não houve irregularidades e quando bolhas e/ou blobs estavam presentes. Os resultados mostraram que, na presença de bolhas e blobs, spread- Fs com ecos de alta frequência foram observados nos ionogramas quase ao mesmo tempo em que as imagens foram adquiridas. Os resultados também mostraram que a geração de bolhas de plasma pode ser influenciada pelo desenvolvimento de blobs e que a anomalia de ionização equatorial pode desempenhar um papel importante em seu desenvolvimento. O outro foco da tese é o estudo dos efeitos do evento menor SSW antártico de 2019 sobre a geração/inibição de irregularidades ionosféricas. A frequência crítica obtida nas três estações de ionosonda em Araguatins, Jataí e São José dos Campos foi utilizada para monitorar as irregularidades ionosféricas durante as diferentes fases do evento SSW. Foram analisadas flutuações de fase spread-F (Brasil) e ROT (Brasil, África) em diferentes latitudes durante diferentes fases do evento. Também foi analisada ocorrência de irregularidade em um período semelhante em 2018, quando também não foi registrada nenhuma ocorrência de SSW na região Antárctica. Os resultados mostraram uma queda geral nas taxas de ocorrência durante a fase de pico do evento em relação às outras fases em 2019. Os resultados também mostraram queda na taxa de ocorrência da fase de pico em 2018 (sem SSW) para a fase de pico em 2019 (SSW). | |
| dc.description.physical | 177 f. | |
| dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) | |
| dc.format.mimetype | ||
| dc.identifier.affiliation | Universidade do Vale do Paraíba | |
| dc.identifier.bibliographicCitation2 | AGYEI-YEBOAH, Ebenezer. Multi-instrument study of various aspects of equatorialionospheric irregularities over American and African sectors. São José dos Campos, 2022. 177 f. Tese (Doutorado em Física e Astronomia) - Universidade do Vale do Paraíba, Instituto de Pesquisa e Desenvolvimento, São José dos Campos, 2022 | |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.univap.br/handle/123456789/450 | |
| dc.language.iso | en_US | |
| dc.publisher.country | Brasil | |
| dc.publisher.initials | UNIVAP | |
| dc.publisher.institution | Universidade do Vale do Paraíba | |
| dc.publisher.program | Doutorado em Física e Astronomia | |
| dc.publisher.spatial | São José dos Campos | |
| dc.subject.keyword | Irregularidades ionosféricas | |
| dc.subject.keyword | Bolhas de plasma | |
| dc.subject.keyword | Aquecimento estratosférico repentino | |
| dc.title | Multi-instrument study of various aspects of equatorialionospheric irregularities over American and African sectors | |
| dc.title.alternative | Estudo multi-instrumentos de diversos aspectos das irregularidades ionosféricas equatoriais nos setores Americano e Africano | |
| dc.type | Tese |