Published February 1, 2011 | Version v1
Publication Metadata-only

Tomographic imaging of the equatorial and low-latitude ionosphere over central-eastern Brazil

Creators

  • 1. Universidade do Vale do Paraíba
  • 2. National Institute for Space Research
  • 3. University of Bath
  • 4. Cornell University

Description

A four-dimensional time-dependent tomographic algorithm, named Multi Instrument Data Analysis System (MIDAS), is used to image the equatorial and low-latitude ionosphere over the central-eastern sides of the Brazilian territory. From differential phase data obtained by a chain of ground-based GPS receiver the total electron content (TEC) is estimated and then, together with a modeled ionosphere from International Reference Ionosphere (IRI) model, the electron density distribution is reconstructed and the parameters of the F2-peak layer are accessed from the images. This paper presents the first study of ionospheric tomography using real dual-frequency data from the Brazilian Network for Continuous GPS Monitoring (RBMC). Ionospheric F2-peak electron density (NmF2) accessed from the images are compared to concurrent measurements from three ionosondes installed across Brazil. One year of data during the solar maximum period from March/2001 to February/2002 is used to analyze the seasonal and hourly variation of the F2-layer peak density. The accuracy with which MIDAS images the electron density during geomagnetic quiet periods is investigated through its correlation and deviation with the ionosonde and IRI model data, respectively. The main aspects of the reconstruction results at the equatorial ionization anomaly (EIA) region over Brazil are highlighted and discussed.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تُستخدم خوارزمية تصوير مقطعي رباعية الأبعاد تعتمد على الوقت، تسمى نظام تحليل بيانات الأدوات المتعددة (MIDAS)، لتصوير الغلاف الأيوني الاستوائي ومنخفض خط العرض على الجوانب الوسطى الشرقية من الأراضي البرازيلية. من بيانات الطور التفاضلي التي تم الحصول عليها بواسطة سلسلة من مستقبلات GPS الأرضية، يتم تقدير إجمالي محتوى الإلكترون (TEC) ثم، جنبًا إلى جنب مع الغلاف الأيوني النموذجي من نموذج الغلاف الأيوني المرجعي الدولي (IRI)، يتم إعادة بناء توزيع كثافة الإلكترون ويتم الوصول إلى معلمات طبقة الذروة F2 من الصور. تقدم هذه الورقة أول دراسة للتصوير المقطعي للغلاف الأيوني باستخدام بيانات حقيقية ثنائية التردد من الشبكة البرازيلية للمراقبة المستمرة لنظام تحديد المواقع العالمي (RBMC). تتم مقارنة كثافة الإلكترون في ذروة الغلاف الأيوني F2 (NmF2) التي تم الوصول إليها من الصور بالقياسات المتزامنة من ثلاثة مسابير أيونية مثبتة في جميع أنحاء البرازيل. يتم استخدام سنة واحدة من البيانات خلال الفترة القصوى للطاقة الشمسية من مارس/2001 إلى فبراير/2002 لتحليل التباين الموسمي والساعي لكثافة ذروة طبقة F2. يتم التحقق من الدقة التي يصور بها ميداس كثافة الإلكترون خلال فترات الهدوء الجيومغناطيسي من خلال ارتباطها وانحرافها مع بيانات نموذج المسبار الأيوني و IRI، على التوالي. يتم تسليط الضوء على الجوانب الرئيسية لنتائج إعادة الإعمار في منطقة شذوذ التأين الاستوائي (EIA) فوق البرازيل ومناقشتها.

Translated Description (French)

Un algorithme tomographique à quatre dimensions dépendant du temps, appelé Multi Instrument Data Analysis System (MIDAS), est utilisé pour imager l'ionosphère équatoriale et de basse latitude sur les côtés centre-est du territoire brésilien. À partir de données de phase différentielle obtenues par une chaîne de récepteurs GPS au sol, le contenu électronique total (TEC) est estimé, puis, avec une ionosphère modélisée à partir d'un modèle d'ionosphère de référence internationale (IRI), la distribution de la densité électronique est reconstruite et les paramètres de la couche de crête F2 sont accessibles à partir des images. Cet article présente la première étude de la tomographie ionosphérique utilisant des données réelles à double fréquence du Réseau brésilien de surveillance GPS continue (RBMC). La densité électronique de crête ionosphérique F2 (NmF2) accessible à partir des images est comparée aux mesures simultanées de trois ionosondes installées à travers le Brésil. Une année de données au cours de la période maximale solaire de mars/2001 à février/2002 est utilisée pour analyser la variation saisonnière et horaire de la densité maximale de la couche F2. La précision avec laquelle MIDAS image la densité électronique pendant les périodes de calme géomagnétique est étudiée à travers sa corrélation et sa déviation avec les données du modèle ionosonde et IRI, respectivement. Les principaux aspects des résultats de la reconstruction dans la région de l'anomalie d'ionisation équatoriale (EIA) au-dessus du Brésil sont mis en évidence et discutés.

Translated Description (Spanish)

Un algoritmo tomográfico de cuatro dimensiones dependiente del tiempo, denominado Sistema de Análisis de Datos de Instrumentos Múltiples (MIDAS), se utiliza para obtener imágenes de la ionosfera ecuatorial y de baja latitud sobre los lados centro-orientales del territorio brasileño. A partir de los datos de fase diferencial obtenidos por una cadena de receptor GPS terrestre, se estima el contenido total de electrones (TEC) y luego, junto con una ionosfera modelada a partir del modelo de ionosfera de referencia internacional (IRI), se reconstruye la distribución de densidad electrónica y se accede a los parámetros de la capa de pico F2 a partir de las imágenes. Este documento presenta el primer estudio de tomografía ionosférica utilizando datos reales de doble frecuencia de la Red Brasileña de Monitoreo GPS Continuo (RBMC). La densidad electrónica de pico F2 ionosférico (NmF2) a la que se accede a partir de las imágenes se compara con las mediciones concurrentes de tres ionosondas instaladas en todo Brasil. Un año de datos durante el período máximo solar de marzo/2001 a febrero/2002 se utiliza para analizar la variación estacional y horaria de la densidad máxima de la capa F2. La precisión con la que MIDAS imagina la densidad electrónica durante los períodos de silencio geomagnético se investiga a través de su correlación y desviación con los datos de la ionosonda y el modelo IRI, respectivamente. Se destacan y discuten los principales aspectos de los resultados de la reconstrucción en la región de anomalía de ionización ecuatorial (EIA) sobre Brasil.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
التصوير المقطعي للغلاف الأيوني لخطوط العرض الاستوائية والمنخفضة فوق وسط شرق البرازيل
Translated title (French)
Imagerie tomographique de l'ionosphère équatoriale et de basse latitude sur le centre-est du Brésil
Translated title (Spanish)
Imágenes tomográficas de la ionosfera ecuatorial y de baja latitud sobre el centro-este de Brasil

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2007224040
DOI
10.5047/eps.2010.12.011

Is supplement to
https://openalex.org/W936749771 (Other)
https://openalex.org/W4366495655 (Other)
https://openalex.org/W3081990870 (Other)
https://openalex.org/W2944161297 (Other)
https://openalex.org/W2898360191 (Other)
https://openalex.org/W2568906212 (Other)
https://openalex.org/W2288501533 (Other)
https://openalex.org/W2050546935 (Other)
https://openalex.org/W2016143558 (Other)
https://openalex.org/W2003997947 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Brazil

References

  • https://openalex.org/W1505529586
  • https://openalex.org/W1975735135
  • https://openalex.org/W1986964719
  • https://openalex.org/W1994175963
  • https://openalex.org/W1996592411
  • https://openalex.org/W2007940437
  • https://openalex.org/W2035020499
  • https://openalex.org/W2050204670
  • https://openalex.org/W2055672089
  • https://openalex.org/W2069467953
  • https://openalex.org/W2080527848
  • https://openalex.org/W2080808523
  • https://openalex.org/W2081932370
  • https://openalex.org/W2101375905
  • https://openalex.org/W2160332850