Centro de Rádio Astronomia e Astrofísica Mackenzie (CRAAM)

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Absorção de ondas de rádio de alta frequência durante explosões solares
Paulo, Cláudio Machado (2021-08-08)
Centro de Rádio Astronomia e Astrofísica Mackenzie (CRAAM)
Durante uma explosão solar são liberadas grandes quantidades de radiação em raios X e raios Ultravioleta, estas são radiações que ionizam e alteram a densidade eletrônica da Ionosfera terrestre. O aumento da densidade eletrônica pode provocar a absorção de ondas de rádio, que em eventos muito intensos causam blecautes, estes são períodos onde não há comunicação via rádio e podem durar minutos até horas. Nesta tese é descrito o modelo D Region Absorption Prediction-D-RAP (desenvolvido pela National Oceanic and Atmospheric Administration - NOAA) utiliza o valor da maior frequência afetada em 1 dB - HAF para determinar a absorção em ondas de rádio com frequência da banda de alta frequência (High Frequency - HF, 3 MHz - 30 MHz). Este modelo é utilizado para emitir alerta de blecaute. A técnica para obter a curva de referência (curva quieta do dia) para o ruído cósmico é utilizada para calcular a absorção do ruído cósmico (Cosmic Noise Absorption - CNA) durante uma explosão solar. O pacote de ferramentas chamado GEometry ANd Tracking 4 (GEANT4) é utilizado para obter a taxa de produção de elétron-íon devido à incidência de radiação em raios X sobre a atmosfera. A taxa de produção de elétron-íon é utilizada no modelo desenvolvido por Gluchov-Pasko-Inan (GPI model) para calcular numericamente a densidade eletrônica da Ionosfera entre as altitudes de 50 km e 100 km. A absorção de ondas de rádio é calculada com o coeficiente de absorção de uma onda eletromagnética com frequências de 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 38,2 MHz, utilizando o perfil de densidade eletrônica temporal. O trabalho permite assim descrever a distribuição vertical do excesso de densidade provocado pela incidência de fótons de raios X com energias maiores que 5 keV abaixo de 90 km.
Análise da variabilidade do campo elétrico atmosférico durante tempo bom e distúrbios geofísicos
Tacza Anaya, José Carlos (2019-01-29)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
The monitoring of the atmospheric electric field is important to study the dynamics of the global atmospheric electric circuit and the possible coupling of the space weather with the tropospheric climate. In this thesis, we investigate the daily variation of the atmospheric electric field at different locations in South America, using a new network of electric field sensors installed in Argentina, Brazil and Peru, which was established during the course of the project. The main objective was to obtain the daily curve of the atmospheric electric field in fair weather conditions, for each station of the network, which was called standard curve, through monthly, seasonal and annual averages. The annual standard curves were compared with the universal time curve, known as the Carnegie curve, which is related to the currents flowing in the global atmospheric electric circuit. For all stations, the daily variation of the atmospheric electric field was found to have the contribution of local effects (e.g. natural radioactivity of the soil and pollution) and global effects (good correlation with the Carnegie curve). Additionally, for the station located in Argentina, we compared the monthly variation of the atmospheric electric field with the monthly global variation of the number of lightning. The results show a good similarity in the monthly variation after removing local effects (aerosols). In addition, deviations of the standard curve of the electric field were analyzed during solar flares, solar proton events and Forbush decreases, using the superposed epoch analysis. The results show no effects on the electric field variation after solar flares, but excess of ~ 10V/m are observed after intense solar proton events. The latter result indicates ionization effects above disturbed regions perturbing the global electric circuit. On the other hand, no significant effects were observed after Forbush decreases (> 4%). However, during two very intense events, > 10% and > 8%, an increase in the atmospheric electric field is observed, which indicates ionization effects in fair weather regions.
Análise de explosões solares em 45 e 90 ghz observadas por POEMAS com medidas de polarização
Silva, Douglas Félix da (2020-03-26)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
Solar flares, resulting from the activity of the Sun, are among the most energetic phenomena in the Solar System, and in the most extreme cases directly affect our highly technological society. In this work, we analyze solar flares detected at millimeter, centimeter, and X-ray wavelengths. Solar flares observed in these energy bands allow the diagnostics of accelerated electrons and magnetic field values where the radio emission is produced. To better understand the accelerated electrons and magnetic fields involved in the flares, two methods were explored. We report on the first use of polarization masurements of solar flares at millimetre wavelengths to investigate the configuration of the magnetic field and determine the population of accelerated electrons by studying the signatures of radio and hard X-ray spectra. To model the magnetic configuration, two solar flares were analyzed. These were observed by the POlarization Emission of the Millimeter Activity of the Sun system (POEMAS) telescopes. Additional spectral data at microwaves from 1 to 15 GHz were obtained from the Radio Solar Telescope Network (RSTN) and at high frequencies (212 and 405 GHz) by the Submillimetre Solar Telescope (SST). X-ray data from the Reuven Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager (RHESSI) were used to characterize the morphology of the source, also the 335 Å images and magnetograms of active regions from the Solar Dynamic Observatory (SDO) were used to infer the magnetic loop geometry. The flux density and polarization spectra at radio wavelengths were fit using a model simulating the gyroemission in a 3D structure of a non-homogeneous magnetic loop. The second approach analyses the accelerated particles at different frequencies. For this, we investigated ten solar flares that occurred between 2011 and 2013, observed in radio from 5 to 212 GHz (RSTN, POEMAS, SST) and X-rays up to 300 keV and 1000 keV in one case (Rhessi and Fermi). The spectral index was calculated by fitting the Ramaty gyrosynchrotron emission model to the observed radio spectrum, while the hard X-ray spectra were fitted using a model of thermal plus nonthermal emission of accelerated electrons with a power-law distribution. Finally, the results of both indices were compared, yielding a harder radio index than that obtained in X-rays. Except for one event detected by Fermi up to 1 MeV that was studied in detail
Análise de explosões solares em 45 e 90 GHz observadas por POEMAS com medidas de polarização
Silva, Douglas Félix da (2016-01-28)
Engenharia
A explosão solar é caracterizada por uma súbita liberação de energia, de origem magnética, a qual acelera as partículas produzindo emissão em todo o espectro eletromagnético e promovendo o aquecimento do plasma. Acredita-se que uma fração destas partículas não térmicas aceleradas são injetadas em campos magnéticos bipolares. A emissão de radiação proveniente dos eventos na faixa rádio é devida à aceleração das partículas energéticas associada ao movimento em espiral que fazem em torno dos arcos magnéticos. Medidas de temperatura de brilho circularmente polarizada à direita e à esquerda em três explosões solares nas frequências de 45 e 90 GHz apresentaram graus de polarização circular que alcançaram de 5 a 40 % e opostos em 45 e 90 GHz, sempre sendo invertidos para os eventos estudados. Uma interpretação desses resultados pode estar associada com a assimetria de intensidade do campo nos pés do arco magnético. O objetivo do trabalho é estudar a configuração do campo magnético e a distribuição de energia das partículas aceleradas em explosões solares na faixa rádio. Para o estudo das explosões, utilizamos as observações do sistema de telescópios POEMAS (POlarização da Emissão Milimétrica da Atividade Solar), que monitora o Sol em 45 e 90 GHz com medidas de polarização. As observações em rádio foram complementadas em micro-ondas, utilizando os dados da Rede de Radio Telescópios Solares (RSTN), de 1 a 15 GHz, e em altas frequências (212 e 405 GHz) pelo Telescópio Solar Submilimetrico (SST). Na faixa de raio X foram utilizados dados dos telescópios FERMI e RHESSI; enquanto do Solar Dynamics Observatory (SDO) foram obtidas imagens em 171 Å e magnetogramas das região ativas. Para estudar a interação entre as partículas e campo magnético foi aplicado o modelo desenvolvido por Simões (2009). Foram realizadas simulações numéricas que produziram fontes em 45 e 90 GHz num arco magnético em três dimensões, cujas fontes apresentaram máximos de intensidade em polaridades opostas de um arco dipolar. As simulações também reproduziram qualitativamente o grau de polarização observado em cada um dos eventos e também o espectro rádio. Assim, por meio da simulação, obtivemos as possíveis localizações das fontes em 45 e 90 GHz com intensidades predominantes em polaridades opostas e grau de polarização invertido.
Análise de variações na radiação gama natural associada ao radônio e influência do campo elétrico atmosférico e efeitos meteorológicos
Oliveira, Rafael Ricardo Rosa de (2020-08-17)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
Natural Gamma radiation is mainly produced during the interaction of energetic cosmic rays in the Earth’s atmosphere, the decay of radionucleides from the soil and transient energetic atmospheric phenomena. The variability of natural gama radiation and its relation to the atmospheric electric field is important for a better understanding of phenomena like thunderstorms and lightning. In this thesis, it is analyzed the natural gamma ray radiation for different meteorological conditions and verify its relation with the atmospheric electric field. The comparison is done for fair weather conditions on different timescale: annual, seasonal and monthly variations. During disturbed weather conditions it is reported and discussed events of abnormal and impulsive natural gamma radiation. The data were extracted from the El Leoncito Observatory in Argentina from April, 2018 to February, 2019. In fair weather averages, it was possible to obtain a good correlation between the local atmospheric electric field curve and the global electric field curve (Carnegie curve) with a correlation coefficient of R = 0.94. In the curves of natural gamma radiation, a pattern was strongly dependent on the levels of atmospheric turbulence, with maximum radiation occurring close to sunrise and minimum occurring close to sunset. On days when there were abnormal variations in natural gamma radiation, meteorological conditions were analyzed and all events are generally preceded by thunderstorms and may also be accompanied by precipitation
Análise do campo elétrico atmosférico durante tempo bom e distúrbios geofísicos
Anaya, José Carlos Tacza (2015-01-19)
Engenharia
In this dissertation, we present the capability of a new network of sensors to monitor the atmospheric electric field at various locations in South America. The main goal is to obtain the characteristic Universal Time daily curve of the atmospheric electric field in fair-weather. That curve is known as the Carnegie curve, which is related to the currents flowing in the Global Atmospheric Electric Circuit. This has been accomplished using monthly, seasonal and annual averages. After obtaining our standard curve of variation of the electric field in fair-weather, the deviations related to phenomena such as solar flares, solar protons events, geomagnetic storms, total solar eclipse and seismic activity are analyzed and commented.
Anomalia equatorial de ionização e a propagação de sinais de rádio
Silva, Gilmar Alves (2018-01-31)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
The ionosphere plays an important role in the propagation of electromagnetic waves, providing valvable opportunity to study its variability and effects on radio signals. The continuous changing in the ionospheric conditions caused by space weather strongly affects the propagation of electromagnetic waves, particularly in high frequency (HF).This work aims to investigate the propagation of radio signals in the equatorial region, between November 2013 to October 2014 in the following frequencies: 1,8 MHz, 14 MHz, 28 MHz and 50 MHz. The study was performed using DPS4 digisonde data, propagation model (VOACAP) and amateur radio receivers. The work consists of radio signals analysis emitted by two amateur radio stations located in Punta Arenas (latitude: 53.15°S; longitude: 70.92°W; dip. latitude: 39.37ºS) and in Nairóbi (latitude: 1.28ºS; longitude: 36.88ºE; dip. latitude: 10.74ºS). These radio signals were recorded at the amateur radio receiving stations located in Boa Vista (latitude: 2.82°N; longitude: 60.76°W; dip. latitude: 15,14ºN), Campo Grande (latitude: 20.5oS; longitude: 54.7oW; dip. latitude: 16.99ºS) and São Luís (latitude: 2.53oS; longitude: 44.30oW; dip. latitude: 3.28ºS) located in the region of the equatorial ionization anomaly (EIA) and at the magnetic equator in the Brazilian sector. It was emphasized the analysis of the maximum usable frequency (MUF) obtained from the foF2 ionospheric parameter and the signal-to-noise ratio (SNR) in each path between radio amateur transmitters (Tx) and the receivers (Rx). Results indicate that the ionosphere response was different in relation to the radio signals that propagate in and out of the equatorial region. According to SNR values measured at the receiving stations, The communications in 1.8 MHz were only possible at evenings of winter months between Punta Arenas and Boa Vista and between Punta Arenas an Sao Luis. The communications in 14 MHz were possible on all routes during the summer months and during equinoxes period at any hour of the day, but during the winter period the transmissions from Punta Arenas were only received in São Luís and Campo Grande during daylight hours. The 28 MHz transmissions from Nairobi were received during the summer months in all stations 24 hours by day, but transmissions at the same frequency from Punta Arenas only were received in São Luís and Campo Grande. At other times of the year the communications over the same frequency were only possible during daylight hours. The communications in 50 MHz were only possible in the summer months coming from Nairobi station.
Aprendizado de máquina para detecção de exoplanetas em dados da missão TESS
Andrade, Israel da Silva Rodrigues de (2021-08-16)
Centro de Rádio Astronomia e Astrofísica Mackenzie (CRAAM)
A detecção de exoplanetas com base em curvas de luz pode ser um procedimento de alto custo computacional, especialmente quando tais curvas possuem alto nível de resolução temporal, como aquelas produzidas pela Missão TESS. O pré-processamento de curvas de luz baseado em Aprendizado de Máquina já foi utilizado com sucesso na Missão Ke pler, pela parceria entre a NASA e a Google (com o modelo tensorial do TensorFlow), permitindo excluir curvas de luz que não poderiam ter trânsitos planetários e reduzindo a quantidade de dados a serem processados posteriormente. Neste contexto, esta dissertação apresenta aplicação de outras técnicas de Aprendizado de Máquina como Árvores de Decisão, Florestas Aleatórias e Boost para reduzir o número de curvas de luz obtidas da Missão TESS que, efetivamente, podem reconhecer se há trânsitos planetários. Também são mostrados e comentados os resultados de exploração destas técnicas em curvas de luz da Missão TESS.
Aprimoramento das técnicas observacionais e de calibração do telescópio solar para ondas submilimétricas (SST)
Silva, Jorge Fernando Valle (2016-09-20)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
Aprimoramentos na calibração do Telescópio Solar para Ondas Submilimétricas (SST) foram formulados e desenvolvidos para aumentar a probabilidade de detecção em configurações de apontamento difíceis e condições atmosféricas adversas. Estabelecidas as restrições no tamanho dos feixes, 𝐻𝑃𝐵𝑊 = 4, 1′ ± 0, 1′ em 212 GHz e 5, 5′ × 2, 9′ ± 0, 1′, em 405 GHz junto as incertezas na temperatura de brilho de Sol calmo (≈ 300 K) foi possível aplicar os procedimentos aprimorados de calibração para recuperar a densidade de fluxo e a localização de uma fonte emissora em 212 GHz que resultam de uma explosão solar tipo M. Usando modelos de perfil atmosférico de explosões solares, junto com um código que calcula a emissão nas faixas milimétrica e submilimétrica pudemos estabelecer que o tamanho limite da região emissora é de 30”. Uma outra metodologia de aprimoramento desenvolvida para avaliar a existência de abrilhantamento na borda do disco solar a partir de varreduras em azimute permitiu estabelecer o nível de abrilhantamento em 1, 2±0, 05 vezes a temperatura média central do disco para ambas as frequências. Finalmente, a medição de opacidades em CASLEO mostra que a relação < 𝜏405/𝜏212 > possui um limite superior de 5, 51 ± 0, 28 Np, considerado um valor baixo para o conteúdo de vapor de água, a altitude acima do nível de mar, e a latitude geográfica do lugar.
Atividade solar em comprimentos de onda mm e sub-mm e sua associação com uma ejeção de massa coronal
Ramírez, Ray Fernando Hidalgo (2015-06-17)
Engenharia
Solar flares radio emissions provide detailed information on the energy release, particle acceleration, heating processes and plasma conditions at the sites where the radiation is generated. This study focuses in radio emission from millimeter, sub-millimeter and another complementary wavelengths obtained by recent observations that might improve the understanding of processes from the low chromosphere to the corona. Here we study a GOES class X1.7 flare on January 27, 2012 detected by the Solar Sub-millimeter Telescope (SST) at 212 and 405 GHz, and by the solar radio polarimeters (POEMAS) at 45 and 90 GHz. LASCO C2 coronagraph observed a coronal mass ejection (CME) with possible physical connection with phenomena observed at radio-frequencies, including changes in polarization degree (45 and 90 GHz) and enhancements of scintillation index (212 and 405 GHz). The complementary radio observations were obtained by the Radio Solar Telescopes Network (RSTN) at the single frequencies 0.2, 0.4, 0.6, 1.4, 2.7, 4.9, 8.8 and 15.4 GHz and at the 25 - 180 MHz band, and by the Green Bank Solar Radio Burst Spectrometer (GBSRBS) at the 100 - 300 MHz and 300 - 1200 MHz bands. The solar flare exhibits a complex time structure at microwaves consisting of three major enhancements. Type III-like metric and decametric bursts were accompanied by small polarized burst at 45 and 90 GHz with polarization degrees of 0.09 and 0.12, suggesting changes in the magnetic field strength the order of 700 and 2000 G, respectively. SST detected one impulsive burst and significant 10% enhancements of scintillation index intermittently throughout the event. The CME launch time inferred by back extrapolation of the LASCO coronagraph observations to the solar limb coincides approximately in time to the changes in polarization degree, suggesting that CME might be a result of a magnetic transient causing an instability generating the subsequent impulsive structures.
Blendas e nanocompósitos poliméricos de alto desempenho mecânico formados por polietilenos de alta massa molar e óxido de grafeno
Ferreira, Eder Henrique Coelho (2021-08-16)
Centro de Rádio Astronomia e Astrofísica Mackenzie (CRAAM)
O presente trabalho trata-se do desenvolvimento de novos materiais, blendas de polietileno de alta massa molar (PEAMM) contendo polietileno de ultra alta massa molar (PEUAMM) e nanocompósitos de PEAMM e de PEAMM-PEUAMM contendo óxido de grafeno multicamadas (mGO), com melhores propriedades tribológicas do que o PEUAMM. O PEUAMM é um polímero de engenharia de alto desempenho tribológico, apresentando desempenho superior aos outros polímeros. No entanto, mesmo o PEUAMM possuindo essa característica, durante o uso ele pode sofrer facilmente degaste abrasivo, devido às condições severas que ele é submetido. Logo, o desenvolvimento de novos materiais com melhor desempenho é desejável para muitas aplicações tribológicas. Três etapas de estudos foram realizadas para se obter novos materais com melhor desempenho do que o PEUAMM. Na I Etapa, blendas de PEAMM e de PEAD contendo PEUAMM foram obtidas via extrusão dupla rosca. Nesse estudo um novo conceito, baseado no fenômeno de healing, é sugerido para a obtenção de blendas de polietileno. As blendas de polietileno apresentaram altíssimo desempenho mecânico e tribológico, quando moldados em uma prensa a quente em tempo suficiente para que o fenômeno de healing (máximo grau de mistura) fosse completado na interfase polietileno-polietileno. Nesse primeiro estudo é mostrado pela primeira vez que é possiviel obter blendas de polietileno, PEAMM-PEUAMM (< 40 % em massa), com melhor desempenho tribológico do que o PEUAMM. A II Etapa desse trabalho foi dedicada ao estudo dos nanocompósitos e compósitos de PEAMM contendo cargas carbonáceas, mGO, óxido de grafite e grafite. O foco desse estudo foi sobre a influência dos aglomerados dessas cargas nas propriedades reológicas e mecânicas dos polímeros. Outros compósitos de poliestireno e de PEAD contendo essas cargas foram produzidos para complementar o estudo. A principal conclusão obtida nessa etapa foi que os aglomerados, através do fenômeno de superlubrificação, podem agir tenacificando e reduzindo a viscosidade dos polímeros, desde que estejam presentes em baixas concentrações. Essa observação é uma mudança de paradigma, uma vez que os aglomerados sempre foram vistos como prejudiciais às propriedades dos polímeros, mas o oposto é sugerido nesse trabalho. Após o desenvolvimento de blendas de polietileno de alto desempenho tribológico (I Etapa) e com a compreensão da influência dos aglomerados das cargas carbonáceas nas propriedades dos polímeros (II Etapa), a III Etapa do trabalho estudou os nanocompósitos de PEAMM e de PEAMM-PEUAMM contendo diferentes concentrações de mGO (0,01, 0,05 e 0,1 % em massa). Todos os nanocompósitos produzidos apresentaram desempenho tribológico (alta resistência ao degaste e baixo coeficiente de fricção) superior ao PEUAMM. O PEAMM-PEUAMM-mGO (0,1 % em massa) foi o nanocompósito com melhor desempenho dentre os materiais estudados. Esse resultado pode ser atribuído a três fatores que foram anteriormente elucidados na I e na II Etapa. O primeiro fator está associado ao alto grau de mistura na interfase polietileno-polietileno, que é uma decorrência da obtenção desse nanocompósito baseado no fenômeno de healing (I Etapa). O segundo e o terceiro fatores estão associados à influência do mGO bem esfoliado e do mGO aglomerado contido no nanocompósito, que agem através do mecanismo de reforço e do fenômeno de superlubrificação, respectivamente (II Etapa). Como resultado final desse trabalho, três novos materiais, a blenda PEAMM PEUAMM (<40 % em massa), o nanocompósito PEAMM-mGO e o nanocompósito PEAMM PEUAMM-mGO, foram desenvolvidos com melhor desempenho tribológico do que o PEUAMM. Portanto, esse trabalho apresenta três materiais com potencial de substituir o PEUAMM nas aplicações onde seu desempenho é insatisfatório.
Caracterização do comportamento da ionosfera durante eventos " magnetic crochets"
Almeida, Alexandre Rodel de (2017-02-15)
Faculdade de Computação e Informática (FCI)
No presente trabalho é apresentado um estudo estatístico envolvendo flares solares de média e alta intensidade ocorridos entre 2011 e 2015, no período diurno, no território brasileiro. Essa estatística fornece informações importantes a respeito dos flares associados a eventos raros denominados “magnetic crochets”, que são variações na componente horizontal do campo geomagnético superficial associadas a radiação eletromagnética do Sol. Para melhor entendimento desses fenômenos e para a caracterização do comportamento da ionosfera durante os “magnetic crochets”, são mostrados alguns exemplos nos quais são comparados parâmetros ionosféricos, solares e geomagnéticos. Esse tipo de análise é pouco frequente atualmente e a literatura não apresenta estudos com tais características na região da América do Sul envolvendo sondagem ionosférica. Os resultados apresentados mostram boa correlação entre explosões mais intensas em raios-X e H-alfa originadas em regiões ativas com estruturas magnéticas mais complexas das proximidades do meridiano central no disco solar, ocorridas em torno das 15:00 UT (~12:00 Local Time), com um número considerável de “crochets”. Os resultados também mostram variações na componente horizontal do campo geomagnético superficial atipicamente alta em estações em torno de 22º de latitude Sul, enquanto que em outras regiões do globo as variações nessa faixa de latitude são menores do que nas regiões equatoriais, sugerindo influência da região da anomalia magnética presente nessa região da América do Sul. Resultados da análise relacionada à baixa ionosfera mostraram boa correlação entre os eventos mais impulsivos e intensos na faixa dos raios-X de 0,4 a 1 Angstrom, com modificação na altura de reflexão do sinal em frequências rádio muito baixas (VLF) e modificação da condutividade na base da ionosfera, o que pode sugerir uma característica de flares associados aos “magnetic crochets”.
Caracterização dos parâmetros de eventos de ondas de gravidade na ionosfera utilizando VLF
Raunheitte, Luís Tiago Medeiros (2019-06-10)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
Ondas de Gravidade (OGs) vem sendo investigadas principalmente com o uso de imageadores all-sky de airglow, capazes de detectar suas características a aproximadamente 90 km de altura com uso do filtro da hidroxila (OHNIR). Nesta pesquisa busca-se investigar OGs através da sua interação com a base da Ionosfera, região D, e para tanto foram utilizadas medidas feitas com receptores de rádio de frequências muito baixas (do inglês, Very Low Frequency, VLF) obtidas na Estação Antártica Comandante Ferraz (EACF), localizada na ilha Rei George. A passagem de OGs pela base da Ionosfera resulta em perturbações oscilatórias na densidade de elétrons, que são detectadas como flutuações na amplitude dos sinais VLF, cuja caracterização é feita por meio da análise Wavelet (Morlet). Neste estudo utilizamos dados VLF recebidos na EACF advindos das estações emissoras NAA (Estação de Arlington) na costa leste dos EUA e da NPM (Estação de Pearl Harbor) no Havaí. Estes trajetos foram escolhidos por compreenderem a região entre o extremo sul da América do Sul e a Antártica, conhecida como Estreito de Drake, onde há grande atividade de OGs, assim como a região da Cordilheira dos Andes, com grande potencial para geração de ondas por efeitos orográficos. As oscilações da amplitude do sinal VLF refletem o período das OGs ao passarem na base da Ionosfera, e estes períodos são comparados com as propriedades das OGs mesosféricas, originalmente observadas com câmeras all-sky. Esta técnica foi primeiramente validada por meio de estudos de caso que mostraram uma boa associação dos períodos observados de OGs identificadas via técnica VLF com as observadas através de airglow. A análise estatística da ocorrência das OGs detectadas com o VLF no decorrer do ano de 2007 mostrou que elas apresentam períodos distribuídos entre 5 e 45 min, com alguns casos de períodos acima de uma hora, mas com predominância entre 5 e 20 min. Quanto a sazonalidade de ocorrência das ondas de gravidade, a detecção de atividade de ondas ocorreu em mais de 87% dos dias dos meses de março a outubro, em cerca de 80% dos dias nos meses de janeiro e dezembro e em cerca de 60% dos dias em fevereiro e novembro. As ondas com períodos de 5 a 25 min apresentaram maior ocorrência nos equinócios (março e setembro), enquanto que as ondas com período maiores que 25 min ocorreram preferencialmente nos solstícios (janeiro e julho).
Co-processador de periodogramas de exoplanetas baseado em cluster de Raspberry PI e MPI
Gomes, Marco Antonio (2021-02-08)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
Este trabalho apresenta e implementa uma arquitetura de um coprocessador de cluster de baixo custo, tendo como suporte de hardware processadores Raspberry PI e, de software,a biblioteca de distribuição de processamento MPI (Message Passing Interface). Sob esta arquitetura, foi implementado em Python um software de aceleração de computação de periodogramas para trânsitos planetários e são analisados os resultados de speedup para diversas curvas de luz associadas a exoplanetas
Comportamento espectral das culturas de milho, arroz e soja, usando imagens dos satélites Sentinel-2, Cbers-4 e Landsat-8
Valencia, Lady Victoria Angulo (2020-02-03)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
O monitoramento do estado das culturas a nível regional é fundamental na procura de uma gestão agrícola sustentável. Uma das metodologias aplicadas com esse objetivo é a Agricultura de Precisão que, em conjunto com as ferramentas e equipamentos tecnológicos (Sistemas Globais de Navegação por satélite, Sensoriamento Remoto, Sistemas de Informações Geográficas e Veículos Aéreos Não Tripulados), formam um sistema agrícola integrado baseado nas informações da produção e evolução dos cultivos. Desde a década de 1970, marcada pelo lançamento da plataforma do satélite Landsat-1, o estudo do estado das culturas foi definido pelo relacionamento entre a interação da radiação eletromagnética no solo e na vegetação e sua resposta nas diferentes faixas de comprimento de onda (medidas de refletância espectral) relacionadas com a composição química foliar dos cultivos. Nesta pesquisa, foram analisadas as assinaturas espectrais (valores de refletância espectral relacionados com o comprimento de onda) e os principais índices de vegetação (NDVI, GNDVI, SAVI e EVI) para as culturas de Milho, Arroz e Soja em uma área de cultivo de 320 hectares, localizada no município de Tremembé (SP) para o período de novembro a março dos ciclos 2017/18 e 2018/19, através do uso de imagens multiespectrais dos satélites Sentinel-2, CBERS-4 e Landsat-8. Os resultados mostram maiores respostas espectrais (especialmente na região RedEdge e Near-InfraRed) na cultura da Soja, seguida do Arroz e do Milho ao redor dos 60 a 90 dias de semeadura e uma diminuição com a aproximação da colheita, que é dada pela perda de nutrientes e clorose das folhas. Além disso, se observa uma alta correlação (0,972) no índice de vegetação aprimorado (EVI) entre as imagens dos satélites CBERS-4 e Landsat-8. O cálculo dos índices de vegetação mostra também que o ciclo da safra 2018/19 teve resultados mais homogêneos e maior porcentagem de áreas com valores elevados em comparação com o primeiro ciclo. Ademais as imagens estudadas mostram que existe uma variação da refletância devido a diversos fatores como idade da vegetação, época de cultivo, regime de chuvas, temperatura, entre outros. Apesar disso, os gráficos de refletância mostram um grande potencial para monitorar o conteúdo de nutrientes e água nos cultivos, assim como também os índices de vegetação indicam uma boa vantagem na administração de insumos e visitas de campo.
Comportamento espectral das culturas de milho, arroz e soja, usando imagens dos Satélites Sentinel-2, CBERS-4 e LANDSAT-8
Valencia, Lady Victoria Angulo (2020-02-03)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
Monitoring crop status at regional level is critical in the pursuit of sustainable Agricultural Management. One of the methodologies applied for this purpose is Precision Farming which together with the technological tools and equipment (Global Navigation Satellite Systems, Remote Sensing, Geographic Information Systems and Unmanned Aerial Vehicles) form an integrated agricultural system based on information of crop production and evolution. Since the 1970s, marked by the launch of the Landsat-1 satellite platform, the study of crop status has been defined by the relationship between the interaction of electromagnetic radiation in soil and vegetation and its response over different wavelength ranges (measured by reflectance) related to the leaf chemical composition of the crops. In this research, we analyzed the spectral signatures (wavelength-related spectral reflectance values) and the main vegetation indices (NDVI, GNDVI, SAVI, EVI) for the Corn, Rice and Soybean crops in a cultivated area of 320 hectares, located in the municipality of Tremembé (SP) for the period from November to March of the 2017/2018 and 2018/2019 cycles, through the use of multispectral images of the Sentinel-2, CBERS-4 and Landsat-8 satellites. The results show higher spectral responses (especially in the RedEdge and Near-InfraRed region) in the soybean crop, followed by rice and corn around 60 to 90 days of sowing and a decrease with the crop approach, which is due to loss nutrients and leaf chlorosis. In addition, a high correlation (0,972) in the enhanced vegetation index (EVI) between CBERS-4 and Landsat-8 satellite images is observed. The vegetation index calculation also shows that the 2018/2019 crop cycle had more homogeneous results and a higher percentage of areas with high values compared to the first cycle. In addition, the studied images show that there is a variation of reflectance due to several factors such as vegetation age, growing season, rainfall, temperature, among others. Nevertheless, reflectance graphs show great potential for monitoring nutrient and water content in crops, as well as vegetation indices indicate a good advantage in input management and field visits
Contribuição ao estudo de distúrbios ionosféricos utilizando a técnica de VLF
Cruz, Edith Liliana Macotela (2015-03-09)
Engenharia
The Earth-Low ionosphere system behaves as a waveguide for the propagation of radio waves of very low frequency (VLF). If in this system the electrical conductivity of its boundaries is perturbed, the propagation of the VLF waves will also be perturbed. There is a diversity of transient physical phenomena that are able to alter significantly the electrical conductivity of the lower ionosphere. The disturbance in this region is able to produce phase and amplitude variations with respect to a quiescent level of these waves. The aim of the present work is to study the response of the lower ionosphere to phenomena originated in the Earth, our solar system or even much farther away. For this purpose, VLF data obtained by SAVNET (South American VLF Network) during the solar cycle 24 was used. It was found that the correction by both the length of the path illuminated by the flare and the reference height coefficient allows normalizing the effect of ionospheric disturbances observed in the VLF phase signals that propagated along trajectories with a north-south or west-east direction, separately. The lower limit of detection for disturbances caused by the X-ray radiation excess is 1.8×10−9 Jm-2 and 2.6×10−7 Jm-2 for the nighttime and daytime lower ionosphere, respectively. Changes in the periodicities of the VLF signal, in the infrasonic band, were observed between 6 and 14 days prior to the seismic events, of magnitude 7, occurred in Haiti in 2010 and in Peru in 2011. Increases in the periodicities of the order of few minutes were observed when the shadow of the total solar eclipse of 2010 was moving on the Earth. Due to the solar eclipse the ionospheric reference height increased in ~3 km and the electron density decreased in 60 % of its quiescent level. Finally, it was found that the effective recombination coefficient, for 80 km height, was 1.1×10−5 cm-3s-1 during the time of the eclipse, which is an intermediate value between the diurnal and nocturnal conditions.
Contribuição de pósitrons e elétrons secundários para o espectro em rádio de explosões solares
Serra, Jordi Tuneu (2017-01-27)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
Observações recentes de explosões solares em altas frequências de rádio e no infravermelho médio têm fornecido evidências de uma nova componente espectral com fluxos crescentes com a frequência na faixa de sub-𝑇𝐻𝑧 a 𝑇𝐻𝑧. Essa nova componente ocorre simultaneamente mas é separada da bem conhecida componente espectral em micro-ondas que exibe fluxos com máximo em frequências da ordem de dezenas de 𝐺𝐻𝑧, resultando em uma estrutura de duplo-espectro. Vários mecanismos baseados em diferentes processos de emissão têm sido propostos para interpretar a nova componente espectral 𝑇𝐻𝑧 mas sua origem continua ainda desconhecida. O objetivo deste trabalho é estudar os mecanismos de produção de elétrons e pósitrons secundários em processos nucleares de alta energia (∼ 𝐺𝑒𝑉 ) que ocorrem em explosões solares e sua possível contribuição para a componente espectral 𝑇𝐻𝑧 por meio da emissão de radiação girossincrotrônica/sincrotrônica. Também discutimos a possível contribuição de elétrons secundários de baixa energia (∼ 0.1 − 10 𝑀𝑒𝑉 ) para o espectro em micro-ondas de eventos intensos. Utilizando o pacote FLUKA, um simulador Monte Carlo para cálculos do transporte e das interações de partículas na matéria, obtemos as distribuições de energia de elétrons e pósitrons secundários gerados por colisões entre prótons ou partículas-𝛼 acelerados e núcleos da atmosfera solar ambiente. Consideramos um modelo simples para a atmosfera solar ambiente e feixes de prótons ou partículas-𝛼 acelerados com distribuição de energia do tipo lei de potência e diferentes distribuições angulares. O espectro de emissão de radiação girosincrotrônica/sincrotrônica é obtido somando-se as contribuições para a densidade de fluxo total devidas a elétrons e pósitrons secundários, calculadas utilizando-se um código baseado no algoritmo de Ramaty a partir das respectivas distribuições de energia obtidas com o FLUKA.
Contribuição de pósitrons e elétrons secundários para o espectro em rádio de explosões solares
Serra, Jordi Tuneu (2017-01-27)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
Recent observations of solar flares at high-frequencies in radio and in the medium infrared have provided evidence of a new spectral component with fluxes increasing with frequency in the sub-𝑇𝐻𝑧 to 𝑇𝐻𝑧 range. This new component occurs simultaneously but is separated from the well-known microwave spectral component that has a maximum at frequencies of order of tens of 𝐺𝐻𝑧, resulting in a doublespectrum structure. Several mechanisms based on different emission processes have been proposed to interpret the new 𝑇𝐻𝑧 spectral component but its origin still remains unknown. The aim of this work is to study the mechanisms of production of secondary electrons and positrons in high-energy nuclear processes (∼ 𝐺𝑒𝑉 ) which occur in solar flares and its possible contribution to the 𝑇𝐻𝑧 spectral component via the emission of gyrosynchrotron/synchrotron radiation. We also discuss the possible contribution of low-energy secondary electrons (∼ 0.1 − 10 𝑀𝑒𝑉 ) to the microwave spectrum of intense events. Using the package FLUKA, a Monte Carlo simulator for calculations of particle transport and interactions in matter, we obtain the energy distributions for secondary electrons and positrons generated by collisions between accelerated protons or 𝛼-particles and nuclei from the ambient solar atmosphere. We consider a simple model for the ambient solar atmosphere and beams of accelerated protons or 𝛼-particles with power-law energy distribution and different angular distributions. The emission spectrum of gyrosynchrotron/synchrotron radiation is obtained by summing the contributions to the total flux density from the secondary electrons and positrons, calculated using a code based on Ramaty’s algorithm from the respective distributions of energy obtained with FLUKA.
Desenvolvimento de metodologias para o reconhecimento de estruturas quiescentes em mapas solares observados pelo Telescópio Solar para Ondas Submilimétricas (SST)
Pereira, André Luiz Garcia (2018-08-20)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
O Telescópio Solar Submilimétrico (SST) opera simultaneamente e de forma independente, com uma matriz focal multifeixe em 212 e 405 GHz. Desde 1999, o SST monitora diariamente em diferentes modos de observação a atividade solar gerando arquivos binários dos quais mapas solares podem ser extraídos. A identificação de Regiões Ativas nesses mapas é afetada pela forte atenuação atmosférica e imprecisões dos apontamentos do telescópio, portanto, os mapas são visualmente inspecionados para extração manual as Regiões Ativas. Este é um processo demorado para a realização de uma análise estatística ao longo do conjunto de dados de 20 anos já registrado. Para automatizar o processo, foram propostas técnicas de inteligência artificial de aprendizado de máquina e de visão computacional. Uma Rede Neural Convolucional foi criada dentro do framework Keras para a classificação dos mapas SST e, em seguida, um algoritmo de visão computacional no framework OpenCV para a detecção automática das Regiões Ativas. Esta abordagem híbrida permitiu a identificação de mais de 400 Regiões Ativas entre janeiro de 2002 e dezembro de 2017 e a análise estatística de suas propriedades físicas. Os resultados foram validados a partir da comparação com trabalhos anteriores, que foram realizados com um procedimento de identificação visual e extração manual, e foi encontrada boa concordância. Além destes resultados, mostramos pela primeira vez evidências de uma correlação positiva entre a temperatura de brilho em 212 GHz e o fluxo em 2.8 GHz (componente S).

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