PRODUÇÃO DE MAPAS DA IONOSFERA PARA O BRASIL: Primeiras experiências na FCT/UNESP

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Anais do Simpósio Brasileiro de Geomática, Presidente Prudente - SP, 9-13 de julho de 2002. p.088-099.

P. O. Camargo, W. R. Dal Poz

PRODUÇÃO DE MAPAS DA IONOSFERA PARA O BRASIL:

Primeiras experiências na FCT/UNESP

PAULO DE OLIVEIRA CAMARGO

WILLIAM RODRIGO DAL POZ1

Universidade Estadual Paulista - Unesp Faculdade de Ciências e Tecnologia - FCT Departamento de Cartografia, Presidente Prudente – SP

1_{Bolsista IC – FAPESP – Curso de Graduação em Eng. Cartográfica}

[email protected] [email protected]

RESUMO - Na Europa e na América do Norte, diversos centros de pesquisa produzem mapas de escala

regional e global do Conteúdo Total de Elétrons (TEC) da ionosfera. Atualmente o Brasil dispõe de dados para a realização de estudos desta natureza, uma vez que a Fundação Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) estabeleceu a Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo (RBMC) do Sistema de Posicionamento Global (GPS). Neste trabalho será apresentada a primeira experiência na produção de mapas da ionosfera para o Brasil. Os valores do TEC são obtidos com o modelo regional da ionosfera (Mod_Ion), desenvolvido na FCT/UNESP, a partir de dados coletados nas estações ativa da RBMC, no período de máxima atividade solar (200-2001). Este período afeta consideravelmente os valores do TEC da ionosfera, e ocorre a cada 11 anos. Além dos mapas produzidos é apresentada a análise do comportamento diário e sazonal da ionosfera.

ABSTRACT - In Europe and in North America, several research centers produce regional and global

scale maps of the Total Content of Electrons (TEC). Nowadays Brazil has data for the accomplishment of study of this nature, once the Fundação Instituto Brasleiro de Geografia e Estatística (IBGE) established the Brazilian Network for Continuous Monitoring (RBMC) of the Global Positioning System (GPS). In this paper it will be presented the first experiences in the production of ionosphere maps of Brazil. The TEC values are obtained using with the regional model of the ionosphere (Mod_Ion), developed by the FCT/UNESP, starting from data collected in the active stations of RBMC, in the period of maxim solar activity (200-2001). This period affects the values of TEC of the ionosphere considerably, and it happens every 11 years. Besides the produced maps the analysis of the daily and seasonal behavior of the ionosphere is presented.

1 INTRODUÇÃO

Diversos centros na Europa e na América do Norte, produzem mapas do TEC (Total Electrons

Contents – Conteúdo Total de Elétrons), dentre os quais

se pode citar: o Centre for Orbit Determination in Europe (CODE), o Deutsches Zentrum für Luft und Raumfahrt (DLR), o European Space Operations Center (ESOC), a

University of New Brunswick (UNB) e o Jet Propulsion Laboratory (JPL) da National Aeronautics and Space Administration (NASA). O desenvolvimento de um

modelo da ionosfera tem sido a meta do International

GPS Service (IGS), bem como a provisão de mapa

combinado da ionosfera (Schaer, 1998). Um grupo de estudo sobre a ionosfera (Iono_WG) começou a trabalhar em junho de 1998, e a principal tarefa é o fornecimento de mapas do TEC da ionosfera, em arquivos no formato IONEX (IONosphere Map EXchange format), bem como o de determinar o valor do erro sistemático dos satélites e dos receptores. Atualmente, 5 Centros de Análises

Associados da Ionosfera (IAACs) contribuem com seus produtos, dentre eles o CODE, ESOC, JPL, NRCan (National Resources Canada) e a UPC (Polytechnical

University of Catalonia). Este novo produto poderá estar

em breve disponível através do Crustal Dynamics Data

Information Center (CDDIS), centro global de dados do

IGS (Schaer, 1999). O centro individual de análise CODE tem produzido, de forma sistemática, o mapa global da ionosfera e estimado os erros sistemáticos devidos aos satélites e receptores, utilizando-se dos dados da rede do IGS. O DLR também tem gerado esses produtos, porém em escala regional, abrangendo somente a Europa, com dados das estações européias, a maioria delas pertencentes ao IGS. Já o JPL, além do mapa regional para os Estados Unidos, produz mapa global da ionosfera.

Atualmente, o Brasil dispõe de dados para a realização de estudos desta natureza, uma vez que a Fundação Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística – IBGE, órgão gestor do sistema geodésico brasileiro (SGB), estabeleceu a Rede Brasileira de Monitoramento

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Anais do Simpósio Brasileiro de Geomática, Presidente Prudente - SP, 9-13 de julho de 2002.

Contínuo (RBMC) do Sistema de Posicionamento Global (GPS - (Global Positioning System), que iniciou com 9 estações (Fortes, 1997), e hoje, conta com 13 estações, sendo que duas delas fazem parte da rede IGS. A figura 1 mostra as estações da RBMC espalhadas pelo Brasil.

Fortaleza (IGS) Manaus + Curitiba + Pres. Prudente + + Brasilia (IGS) + Vicosa Imperatriz

+ Bom Jesus da Lapa + + Cuiaba 1000 Km Escala + Porto Alegre Recife Salvador + + + Equador Magnético Equador Geográfico Crato+ Figura 1 –Estações da RBMC.

Após a desativação da técnica SA (Selective

Availability), a refração ionosférica torna-se a maior fonte

de erro sistemático no posicionamento com GPS, principalmente, para os usuários de receptores de uma freqüência, na solução do posicionamento por ponto e na resolução da ambigüidade no posicionamento relativo de médias e longas linhas de base. A refração ionosférica é inversamente proporcional ao quadrado da freqüência e diretamente proporcional ao TEC. O TEC varia no tempo e no espaço, e é influenciado por diversas variáveis, tais como: ciclo solar, época do ano, hora do dia, localização geográfica e atividade geomagnética (Camargo, 1999).

Com mapas da ionosfera, os usuários do sistema GPS poderão ter conhecimento de como é o comportamento diário e sazonal do TEC, bem como o comportamento dos ciclos de longos períodos. Os ciclos solares, com período de 11 anos, estão associados à ocorrência de manchas solares. Essas manchas são regiões mais frias e escuras, que aparecem na superfície do Sol, originadas por intensos campos magnéticos, que inibem o fluxo de energia proveniente das camadas internas e aprisionam os gases da atmosfera solar, que ficam mais quentes e brilhantes, formando regiões ativas, onde ocorrem explosões solares (INPE, 1997). Logo, com o aumento do número de manchas solares, ocorrerá um aumento na ionização.

Atualmente a ionosfera está no ciclo denominado “ciclo 23” (Kunches, 2000), e o período de maior atividade solar compreendeu os anos de 2000 e 2001, o que ocasionou um aumento do número de elétrons presentes na camada ionosférica, que afeta o posicionamento com GPS, pois ocorre um aumento do efeito sistemático devido à ionosfera.

Algumas técnicas e modelos têm sido desenvolvidos para estimar o efeito sistemático devido à ionosfera, utilizando-se de dados GPS coletados com receptores de dupla freqüência. No Brasil, tem-se o modelo regional da ionosfera (Mod_Ion) desenvolvido no Departamento de Cartografia da FCT/UNESP – Câmpus de Presidente Prudente, que representa analiticamente a ionosfera por meio de uma série do tipo Fourier, a partir dos dados GPS coletados na Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo (RBMC).

O Mod_Ion permite calcular o erro sistemático devido à ionosfera na portadora L1, bem como o TEC. Uma vez que o programa Mod_Ion calcula o TEC, é possível produzir mapas da ionosfera para o Brasil. Isto se torna possível devido à distribuição das estações da RBMC serem espalhadas pelo Brasil, e pela oportunidade que a mesma oferece de extrair informações sobre a ionosfera.

O Brasil está iniciando a produção de mapas regionais da ionosfera no LGE (Laboratório de Geodésia Espacial), localizado na FCT/UNESP. Logo, o objetivo deste trabalho, é apresentar as primeiras experiências do LGE na produção de mapas regionais da ionosfera para o Brasil, no qual foram utilizados os dados de saída do programa Mod_Ion, ou seja, os valores do TEC. Para isso, foi necessário alterar a saída do programa, de forma a disponibilizar os dados para elaboração dos mapas, a partir do software Surfer. Foram elaborados mapas regionais da ionosfera para o Brasil, abrangendo as quatro estações do ano. Os mapas mostram o comportamento diário (24 horas) da ionosfera, de duas em duas horas do Tempo Universal (TU), bem como o comportamento sazonal. Os dados utilizados foram coletados nas estações GPS da RBMC, durante o período de máxima atividade solar (2000 – 2001), abrangendo o primeiro dia de cada uma das estações do ano.

2 IONOSFERA

2.1 Considerações Iniciais

A ionosfera se caracteriza, principalmente, pela formação de íons e elétrons, e compreende a atmosfera terrestre em aproximadamente 950 km, estendendo-se por volta de 50 até 1000 km a partir da troposfera, que se encontra aproximadamente até uma altura de 50 km a partir da superfície terrestre. A atmosfera terrestre, para propósitos práticos, pode ser considerada como um conjunto de camadas de gases, esféricas e concêntricas à Terra. A sua estrutura está relacionada com diversos parâmetros, tais como: térmicos, químicos e eletromagnéticos. Estes parâmetros combinados variam sensivelmente em função da hora, latitude, longitude, época do ano e atividade solar.

A divisão da atmosfera terrestre em troposfera e ionosfera, nesse contexto, é devido à propagação de sinais, pois as ondas eletromagnéticas ao propagarem em tais meios sofrem diferentes influências. Na troposfera a propagação do sinal depende principalmente do conteúdo

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do vapor de água, da pressão do ar e da temperatura. Neste caso, a refração independe da freqüência do sinal transmitido, desde que a mesma seja abaixo de 30 GHz (Leick, 1995).

Na região compreendida pela ionosfera, a densidade de íons e elétrons é suficiente para alterar a propagação de ondas eletromagnéticas que depende da freqüência. O principal processo de formação de íons na ionosfera é devido à absorção de radiação solar na faixa espectral do extremo ultra-violeta (EUV), e dos raios X (Kirchhoff, 1991).

2.2 Impacto da Ionosfera nos Sinais GPS

Os sinais GPS, no seu caminho entre o satélite e o receptor, propagam-se na atmosfera dinâmica, atravessando diferentes camadas, que possuem características bem distintas. A troposfera, para freqüências abaixo de 30 GHz, comporta-se como um meio não dispersivo, ou seja, a refração é independente da freqüência do sinal transmitido, dependendo apenas das propriedades termodinâmicas do ar. A ionosfera, como um meio dispersivo, afeta a modulação e a fase da portadora, fazendo com que sofram, respectivamente, um retardo e um avanço (Leick, 1995). O retardo é referido, também, como atraso ionosférico e aumenta o comprimento aparente do caminho percorrido pelo sinal.

Os efeitos da troposfera são, normalmente, reduzidos, por meio de técnicas de processamento ou determinado diretamente por meio de modelos. Uma vez que não é possível avaliar a pressão e a temperatura atmosférica ao longo do percurso do sinal, através da camada neutra, existem vários modelos disponíveis, que corrigem de 92% a 95% desse efeito (Wells et al. 1986). Ao contrário, o efeito da ionosfera, que depende da freqüência, e, consequentemente, do índice de refração, é proporcional ao TEC, ou seja, ao número de elétrons presentes ao longo do caminho do satélite ao receptor. Se o valor do TEC fosse constante, os efeitos causados pela ionosfera seriam de fácil determinação, o problema é que isso não ocorre. O TEC varia no tempo e no espaço, em função do fluxo de ionização solar, atividade magnética, ciclo de manchas solares, estação do ano, localização do usuário e direção do raio vetor do satélite (Leick, 1995).

A refração ionosférica ( s

r

I ), que representa o erro

sistemático, ao longo da direção satélite (s) e receptor (r), no caso dos sinais modulados pelo código é dada por (Camargo, 1999), em função do TEC e da frequência:

TEC f 40,3 = Is ₂ r . (1)

Pode-se perceber, de acordo com a equação (1), que a refração ionosférica é inversamente proporcional ao quadrado da freqüência e diretamente proporcional ao TEC. Desta forma, frequências mais altas são menos afetadas pela refração ionosférica.

Na expressão (1), o TEC é dado ao longo da direção do satélite e receptor, e a unidade utilizada para

representá-lo é dada em elétrons por metros quadrados

(el/m2_{). Para quantidades do TEC na direção vertical}

(VTEC), a refração é calculada a partir da seguinte equação (Camargo, 1999):

VTEC. f 40,3 z cos 1 = Is _, ₂ r

(2)

O valor de

z

, que representa o ângulo zenital do

caminho do sinal em relação a um plano de altitude média

(hm), é obtido de acordo com a seguinte expressão

(Hofmann-Wellenhof et al., 1993):

sen z h + r r = z sen m m m ,

₍₃₎

onde rm é o raio médio da Terra, hm representa a altura

média da ionosfera, que varia entre 300 e 450 km, e z é a distância zenital do satélite. A figura 2 ilustra as

quantidades envolvidas na expressão (3).

superfície da Terra ionosfera satélite (s) hm receptor(r) el rm

Ponto Ionosférico (IP)

Ponto Sub-Ionosférico (SIP)

O

Figura 2 – Geometria para o atraso do caminho

ionosférico (Fonte: Camargo, 1999).

A tabela 1 mostra como a ionosfera afeta a propagação para diferentes freqüências e indica o erro residual na vertical, quando medidas com dupla freqüências são disponíveis (Hieber, 1983, apud Seeber, 1993).

Tabela 1 – Efeito da ionosfera em distâncias observadas

na vertical com uma freqüência e erros residuais para observações de dupla freqüência (freqüência em MHz).

Uma freqüência 400 1600 2000 8000 Efeito médio 50 m 3 m 2 m 0,12 m 90% < do que 250 m 15 m 10 m 0,6 m Efeito máximo 500 m 30 m 20 m 1,2 m Duas freqüências 150/400 400/2000 1227/1572 2000/8000 Efeito médio 0,6 m 0,9 cm 0,3 cm 0,04 cm 90% < do que 10 m 6,6 cm 1,7 cm 0,21 cm Efeito máximo 36 m 22 cm 4,5 cm 0,43 cm

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O erro sistemático, devido à ionosfera, calculada com a expressão (2), representa somente o efeito de primeira ordem da ionosfera. E o remanescente representa poucos centímetros (Seeber, 1993). A tabela 2 apresenta o erro máximo, na direção vertical, que pode ser esperado

para as portadoras L1, L2 e para a combinação linear livre

da ionosfera (L0). Para direções inclinadas, a influência

aumenta (Wübbena, 1991, apud Seeber, 1993). Tabela 2 – Efeito sistemático vertical máximo.

Freqüência 1a_ordem (1 / f2₎ 2 a_ordem (1 / f3₎ 3 a_ordem (1 / f4₎ L1 32,5 m 0,036 m 0,002 m L2 53,5 m 0,076 m 0,007 m L0 0,0 m 0,026 m 0,006 m 4 MAPAS DA IONOSFERA

4.1 Modelo Regional da Ionosfera (Mod_Ion)

Uma descrição dos modelos para correção do erro devido à ionosfera, para receptores GPS de uma freqüência, de escala global, regional ou local, pode ser encontrada em Camargo (1999). Porém, a principal técnica para correção do efeito da refração ionosférica é baseada em medidas da pseudodistância ou da fase da portadora, obtidas por receptores de dupla freqüência, pois proporciona correções mais acuradas dos efeitos da refração da ionosfera.

O modelo regional da ionosfera (Mod_Ion), desenvolvido na FCT/UNESP de Presidente Prudente, foi implementado em FORTRAN Lahey 95, com o objetivo de estimar os parâmetros do modelo, que consistem dos coeficientes da série e dos erros sistemáticos devidos aos satélites e receptores (Camargo, 1999).

A equação do modelo para as pseudodistâncias

originais ( s

2 s 1r, Pr

P ) ou filtradas pela fase da portadora, é

dada por: p2 p1r P21 s p1 s p2 r s v 1 s r 1 s r 2 + F[(S -S ) + (R -R )] + F ) z cos( I ) P F(P ε ′ = − (4) onde, F f /(f f2) 2 2 1 2 2 − = (5) e s s 15 s 14 s 13 s 12 s 11 s 10 s 9 s 8 s 7 s 6 s 5 s 4 s 3 s 2 1 v 1 h B a ) sin(6h a ) cos(6h a ) sin(5h a ) cos(5h a ) sin(4h a ) cos(4h a ) sin(3h a ) cos(3h a ) sin(2h a ) cos(2h a ) sin(h a ) cos(h a B a a I + + + + + + + + + + + + + + = (6)

Na equação (4), o sobrescrito s representa o satélite rastreado, o subscrito r o receptor, e 1 e 2,

referem-se, respectivamente, às portadoras L1 e L2.

A equação (6) é a série que modela a correção

ionosférica na direção da vertical, onde, a variável Bs

representa a diferença entre as latitudes geográficas do

receptor e a do ponto sub-ionosférico e a variável hs_é

dada por:

(t 14 ) T

2

hs ₌ π ₋ h ₍₇₎

onde T representa o período de 24 horas e t a hora local do ponto sub-ionosférico.

Os coeficientes (a1, a2, …, a15) representam os

coeficientes da série, e as diferenças (S -Ss )

p1 s p2 e r p1 p2-R )

(R , respectivamente, o erro sistemático

interfrequência L1-L2 dos satélites e dos receptores, e

21 P

ε as diferenças dos demais erros remanescentes. As

interfreqüências L1-L2 dos satélites, também conhecidas

como TGD (Time Group Delay) foram tratadas como

injunções absolutas. Pois, desde abril de 1999, são fornecidos, corretamente, nas mensagens de navegação transmitidas pelos satélites. Anteriormente, tais erros não eram adequadamente estimados (Wilson et al., 1999).

4.2

Experimentos

Os mapas regionais da ionosfera para o Brasil, foram produzidos de modo a mostrar as variações do TEC durante o período de 24 horas, bem como o comportamento sazonal, abrangendo as estações do ano. Os mapas foram elaborados a cada duas horas TU, para o primeiro dia dos meses de julho (2000), outubro (2000), janeiro (2001) e abril (2001), num total de 12 mapas para cada dia. Estes mapas, foram gerados a partir dos

coeficientes (a1, a2, ..., a15) estimados com o Mod_Ion,

que utiliza dados GPS coletados nas estações que compõem a RBMC. Vale ressaltar, que estes dados compreenderam o período de máxima atividade solar (2000 – 2001), que ocorre em ciclos de 11 anos, e afeta sensivelmente a ionosfera.

Inicialmente, para ser possível a produção do mapa regional da ionosfera, foi necessário alterar a saída do programa Mod_Ion, de forma a disponibilizar os dados para montagem dos mapas. Tais dados consistem da latitude, da longitude e do valor do TEC. O valor do TEC foi calculado a partir dos coeficientes do Mod_Ion, de 2 em 2 horas TU, iniciando à 01 hora TU, para uma grade

de 30’_{x 30}’_{, de forma a cobrir toda área do Brasil. Os}

dados disponibilizados pelo Mod_Ion (latitude, longitude e TEC) foram utilizados no software Surfer Versão 6.0 para gerar os mapas. As estações da RBMC foram plotadas no mapa, para que se tenha uma noção da distribuição das mesmas pelo Brasil, e do comportamento diário da ionosfera nas regiões que envolvem as estações.

4.3 Resultados

Os mapas obtidos, são apresentados nas figuras 3, 4, 5 e 6, para o primeiro dia dos meses de julho de 2000 (inverno), outubro de 2000 (primavera), janeiro de 2001 (verão) e abril de 2001 (outono), respectivamente.

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-75 -70 -65 -60 -55 -50 -45 -40 -35 -30 Longitude Geográfica (Graus) + Estações GPS - RBMC

MAPA DO TEC 01/07/2000 - 01:00 TU -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 L atitu d e G eo g r fica ( G ra u s) TEC ( 10 E + 16 e l / m 2) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 -75 -70 -65 -60 -55 -50 -45 -40 -35 -30 Longitude Geográfica (Graus) + Estações GPS - RBMC

MAPA DO TEC 01/07/2000 - 03:00 TU -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 La tit u de Ge ogr fic a (G ra us ) TEC ( 10 E + 16 e l / m 2) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 -75 -70 -65 -60 -55 -50 -45 -40 -35 -30 Longitude Geográfica (Graus) + Estações GPS - RBMC

MAPA DO TEC 01/07/2000 - 05:00 TU -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 Lat itu de G e og r fic a ( G ra us ) TEC ( 10 E+16 el / m2 ) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 -75 -70 -65 -60 -55 -50 -45 -40 -35 -30 Longitude Geográfica (Graus) + Estações GPS - RBMC)

MAPA DO TEC 01/07/2000 - 07:00 TU -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 La tit ude Ge ogr fic a (G raus ) TEC ( 10 E + 16 e l / m 2) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Figura 3 – Mapas da ionosfera para o Brasil – 01/07/2000 (continua...)

MAPA DO TEC 01/07/2000 - 09:00 TU -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 La tit ude Ge ogr fic a (G raus ) TEC ( 10 E + 16 e l / m 2) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 -75 -70 -65 -60 -55 -50 -45 -40 -35 -30 Longitude Geográfica (Graus) + Estações GPS - RBMC

MAPA DO TEC 01/07/2000 - 13:00 TU -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 Lat itu de G e og r fic a ( G ra us ) TEC ( 10 E+16 el / m2 ) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 -75 -70 -65 -60 -55 -50 -45 -40 -35 -30 Longitude Geográfica (Graus) + Estações GPS - RBMC

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Figura 3 – Mapas da ionosfera para o Brasil – 01/07/2000

MAPA DO TEC 01/10/2000 - 01:00 TU -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 La tit ude G eogr fic a ( G raus ) T E C ( 10E +1 6 el / m 2) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 -75 -70 -65 -60 -55 -50 -45 -40 -35 -30 Longitude Geográfica (Graus) + Estações GPS - RBMC

MAPA DO TEC 01/10/2000 - 03:00 TU -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 La tit ude G eogr fica ( G raus) T E C ( 10E +1 6 el / m 2) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 -75 -70 -65 -60 -55 -50 -45 -40 -35 -30 Longitude Geográfica (Graus) + Estações GPS - RBMC

MAPA DO TEC 01/10/2000 - 05:00 TU -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 Lat itu de G e og r fic a (G rau s) T E C ( 1 0E+ 1 6 el / m 2 ) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 -75 -70 -65 -60 -55 -50 -45 -40 -35 -30 Longitude Geográfica (Graus) + Estações GPS - RBMC

MAPA DO TEC 01/10/2000 - 07:00 TU -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 La tit ude G eogr fic a ( G raus ) T E C ( 10E +1 6 el / m 2) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

(7)

MAPA DO TEC 01/10/2000 - 13:00 TU -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 Lat itu de G e og r fc ia (G rau s) T E C ( 1 0E+ 1 6 el / m 2 ) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 -75 -70 -65 -60 -55 -50 -45 -40 -35 -30 Longitude Geográfica (Graus) + Estações GPS - RBMC

MAPA DO TEC 01/10/2000 - 15:00 TU -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 La tit ude G eogr fic a ( G raus ) T E C ( 10E +1 6 el / m 2) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

MAPA DO TEC 01/10/2000 - 17:OO TU

-35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 L ati tu d e G eo g r fic a ( G ra u s) T E C ( 10E +1 6 el / m 2) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 -75 -70 -65 -60 -55 -50 -45 -40 -35 -30 Longitude Geográfica (Graus) + Estações GPS - RBMC

MAPA DO TEC 01/10/2000 - 21:00 TU -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 Lat itu de G e og r fic a (G rau s) T E C ( 1 0E+ 1 6 el / m 2 ) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 -75 -70 -65 -60 -55 -50 -45 -40 -35 -30 Longitude Geográfica (Graus) + Estações GPS - RBMC

MAPA DO TEC 01/10/2000 - 23:00 TU -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 La tit ude G eogr fica ( G raus) T E C ( 10E +1 6 el / m 2) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

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P. O. Camargo, W. R. Dal Poz 4.4 Análise dos resultados

Analisando as figuras 3 a 6, verifica-se que o TEC atinge o valor mínimo próximo às 07 – 08 horas TU, que corresponde às 04 – 05 horas local, e o seu valor máximo próximo às 17 – 19 horas TU, que corresponde às 14 – 16 horas local. Nota-se, que este comportamento diário da ionosfera, é análogo para as 4 estações do ano, diferenciando somente, na magnitude dos valores do TEC ao longo do dia.

Os valores do TEC atingiram seus valores máximos no primeiro dia de abril de 2001. No período de 091 a 097/2001, ou seja, de 1 a 7 de abril de 2001, a ionosfera encontrava-se sob a influência de duas gigantescas explosões solares, registradas na superfície do sol no dia 30 de março de 2001, na região da maior mancha solar (NOAA 9393). Essa mancha solar foi maior do que toda a Terra (BBC-Brasil, 2001). Sendo assim, pode-se perceber a influência que as explosões solares proporcionam na alteração do TEC, aumentando o seu valor.

Sem considerar outros fatores que interferem a ionosfera, nota-se que, nos meses de janeiro de 2001 (verão) e julho de 2000 (inverno), ocorrem os menores valores do TEC. No mês de outubro de 2000 (primavera), os valores do TEC atingem maiores valores, embora, neste caso, menores do que o mês de abril de 2001 (outono), devido às explosões solares registradas na superfície do Sol. Em suma, os meses de outubro (primavera) e abril (outono), registraram os maiores valores do TEC, logo após os equinócios, e os meses de julho (inverno) e janeiro (verão), após os solstícios, registraram os menores valores.

Vale ressaltar, que a partir dos mapas do TEC apresentados, estão claras as variações deste parâmetro em função das horas do dia e das estações do ano. Em contrapartida, nenhuma variação do TEC pode ser observada devido à anomalia equatorial, que consiste de duas faixas de alta densidade localizadas paralelamente

nas regiões de ± 20 graus do equador magnético.

5 CONSIDERAÇÕES E CONCLUSÕES

Os mapas da ionosfera obtidos para o Brasil, não mostram os valores do TEC absolutos, ou seja, tais valores, podem conter influências dos erros

interfrequências L1-L2 dos receptores, bem como dos

satélites. Os resultados obtidos, além da influência das explosões solares no mês de abril, sofreram a influência do período de máxima atividade solar (2000 – 2001), para todos os meses em questão. Esta influência afeta sensivelmente a ionosfera, ou seja, os valores do TEC.

Pode-se concluir que o TEC atinge o valor mínimo próximo às 07 – 08 horas TU, que corresponde às 04 – 05 horas local, e o seu valor máximo próximo às 17 – 19 horas TU, que corresponde às 14 – 16 horas local. Nota-se, que este comportamento diário da ionosfera, é análogo para as 4 estações do ano. Além do comportamento diário, com os mapas pode-se verificar o comportamento sazonal da ionosfera. Dessa forma, se um

usuário de receptores GPS, dispor de uma seqüência de mapas, ele poderá ter uma idéia do comportamento da ionosfera, fazer um monitoramento contínuo, bem como estudar o impacto nos resultados de seus levantamentos.

AGRADECIMENTOS

Este trabalho foi desenvolvido com recursos

financeiros da FAPESP (IC – Proc. no_{01/01260-9) e os}

dados GPS da RBMC fornecidos pela Diretoria de Geodésia do IBGE.

REFERÊNCIAS

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horas. Disponível em:

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