Análisis de las perturbaciones ionosféricas utilizando el código USTEC, durante el ciclo solar 23

Abstract

This research presents a study conducted on ionospheric disturbances using the USTEC code applied to GPS fixed station data on Mexican territory. This code allows calculating the content of electrons along the vertical (vTEC by its acronym in English) that is present in the terrestrial ionosphere. This process was repeated for each of the 18 intense geomagnetic storms (Dst <-100nT) occurred between 2002 and 2004, belonging to Solar Cycle 23. A subsequent wavelet analysis, which was applied to these vTEC data, the source of the most important characteristics of observed ionospheric disturbances. Of all the storms analyzed, it was found that the Halloween storm (October 30, 2003), caused particularly the most important ionospheric disturbances of that period. This event presented a double drop in the values of the Dst-353y-383 nT index respectively, which caused an abrupt change in the vTEC of up to 260 TEC units (1uTEC = 1016 e = m2). The wavelet analyzes, carried out in the Laboratory of Geospatial Sciences (LACIGE, ENES unit Morelia), clearly show the time intervals that the vTEC changes occurred, as well as the frequencies and these disturbances, which oscillated in values around 3.3, 4.9 and approximately 10 Hz. In addition, the W index was calculated for each of the events studied, which allows us to know how disturbed the ionosphere was. Particularly a value of up to 0.88 was found for the Halloween storm. For the development of this work, it was necessary to observe the behavior of the ionosphere in several regions on the Mexican territory.

En esta investigación se presenta un estudio realizado sobre perturbaciones ionosféricas haciendo uso del código USTEC aplicado a datos de estaciones fijas de GPS sobre territorio mexicano. Dicho código permite calcular el contenido de electrones a lo largo de la vertical (vTEC por sus siglas en inglés) que se encuentra presente en la ionosfera terrestre. Este proceso se repitió para cada una de las 18 tormentas geomagnéticas intensas(Dst<-100nT) ocurridas entre los años 2002 al 2004, pertenecientes al Ciclo Solar 23. Un análisis de wavelets posterior, que fue aplicado a estos datos de vTEC, permitió encontrar propiedades importantes de las perturbaciones ionosféricas observadas. De todas las tormentas analizadas, se encontró que la tormenta de Halloween (30 de octubre de 2003), provocó particularmente las perturbaciones ionosféricas más importantes de ese periodo. Este evento presentó una doble caída en los valores del índice Dst-353y-383 nT respectivamente, lo que provocó un cambio abrupto en el vTEC de hasta 260 unidades TEC (1uTEC = 1016 e=m2). Los análisis de wavelets, realizados en el Laboratorio de Ciencias Geoespaciales (LACIGE, ENES unidad Morelia), muestran claramente los intervalos de tiempo donde ocurrieron los cambios de vTEC, así como las frecuencias asociadas a estas perturbaciones, que oscilaron en valores alrededor de 3.3,4.9 y 10 Hz aproximadamente. Adicionalmente se calculó el índice W para cada uno de los eventos estudiados, el cual permite saber que tan perturbada estuvo la ionosfera. Particularmente se encontró un valor de hasta 0.88 para la tormenta de Halloween. Para el desarrollo de este trabajo, fue necesario observar el comportamiento de la ionosfera en varias regiones sobre el territorio mexicano.