Plasma bubbles detection in the African Equatorial Ionosphere

• Autores: Alfredo Portillo, Miguel Herraiz Sarachaga, Sandro María Radicella
• Localización: Física de la tierra, ISSN 0214-4557, Nº 20, 2008, págs. 99-113
• Idioma: inglés
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  • español

    Las burbujas de plasma en la ionosfera ecuatorial (EPBs, del inglés: �Equatorial Plasma Bubbles�) son disminuciones en la densidad electrónica generadas por el mecanismo de inestabilidad de Rayleigh- Taylor en el sector nocturno ecuatorial. Provocan cambios rápidos tanto en amplitud como en fase de las señales de radio que la atraviesan, dando lugar a centelleo y degradando las comunicaciones y las señales de navegación, de ahí el interés por su estudio. En este trabajo se describe la metodología desarrollada para detectar EPBs utilizando medidas de contenido electrónico total oblicuo (sTEC). El procedimiento se basa en eliminar la tendencia con el tiempo de los datos originales, e identificar disminuciones rápidas. También permite estimar el tamaño de las EPBs, midiendo la amplitud de la variación. Como ejemplo, se muestran los resultados obtenidos al aplicar este método a las medidas disponibles de sTEC desde las estaciones africanas de las redes EGNOS (BRAZ, DOUA, LOME, y NDJA) e IGS (ASC1, MALI, y NKLG) durante 2004. Con la intención de caracterizar la dependencia estacional, se analiza la evolución temporal del número de burbujas detectadas por mes, y los promedios mensuales del tamaño de la disminución en sTEC, en cada estación. También se localizan geográfica y temporalmente estimando las coordenadas de los puntos subionosféricos asociados, como primera aproximación, y recuperando el tiempo local de su ocurrencia.

  • English

    Equatorial plasma bubbles (EPBs) are ionospheric plasma density field-aligned depletions that grow from irregularities caused by the generalized Rayleigh-Taylor instability mechanism in the post-sunset equatorial sector. The interest of studying EPBs is explained because plasma density depletions generate rapid changes in both amplitude and phase of the radio signals that go through the bubble producing ionospheric scintillations that degrade communications and navigation signals. We describe herein a methodology implemented to detect EPBs using slant total electron content (sTEC) by means of subtracting their trend against Universal Time from the original data. This procedure allows us to estimate EPBs size by measuring the amplitude variation in the resulting graphs. As a case of study, we present the results obtained by applying this method to the available calibrated data of sTEC from EGNOS Test Bed (BRAZ, DOUA, LOME, and NDJA) and IGS (ASC1, MALI, and NKLG) stations with the aim of detecting plasma bubbles in the African equatorial region during 2004. In order to characterize their seasonal dependence in each station, we analyse the temporal evolution of the number of detected bubbles per month in each station, and the monthly sTEC depletion size averages. In addition, we are able to locate each bubble both geographically and temporally by estimating the coordinates of its associated pierce point, as first approximation, and retrieving the local time of their occurrence.