L’Observatori desenvolupa un model pioner per a la predicció de l’estat de la ionosfera

El grup de Geomagnetisme i Aeronomia de l’Observatori de l’Ebre ha publicat un treball al Journal of Geophysical Research de la Unió Americana de Geofísica (AGU, en anglès). En aquest treball s’hi presenta el nou model desenvolupat pel grup, el qual permet preveure l’estat de la ionosfera en condicions pertorbades.

La ionosfera és la capa de l’alta atmosfera que està ionitzada. Quan diem que està ionitzada, ens referim al fet que les molècules que formen l’aire han perdut els seus electrons, els quals es mouen lliurement. Així, la ionosfera es comporta com un conductor elèctric. La causa principal de la ionització és la interacció de l’atmosfera amb la radiació solar a les capes altes de l’atmosfera.

Figura 1.

Figura 1: Exemple de la reflexió de les ones electromagnètiques a la ionosfera depenent de la seva freqüència. De 1 a 4 es representen les ones de menys a més freqüència.

L’estat d’aquesta capa influeix molt en la propagació de les ones electromagnètiques, especialment en les ones de ràdio, per tant, el seu estudi és molt important. De fet, sense ionosfera no podríem realitzar comunicacions de ràdio a llarga distància, perquè la Terra és esfèrica i les ones es propaguen en línia recta, de manera que els senyals es perdrien cap a l’espai. Però, per sort, tenim la ionosfera, que es comporta com un espill que reflecteix les ones electromagnètiques, permetent que aquestes puguin arribar a punts allunyats de la Terra (vegeu la Figura 1). En conseqüència, per poder realitzar comunicacions amb precisió, cal conèixer l’estat de la ionosfera en tot moment, ja que aquesta varia de manera significativa al llarg del dia, de l’any i del cicle solar. En aquests casos, les variacions són sistemàtiques i conegudes, de manera que hi ha molts models que en prediuen els canvis amb precisió. En aquest cas diem que la ionosfera està “tranquil·la”.

Figura 2

Figura 2: Exemples de la reflexió de les ones electromagnètiques quan hi ha una variació a la ionosfera. S’observa que l’ona reflectida no arriba al lloc esperat. Per tant es poden perdre la comunicació entre els dos punts.

No obstant, hi ha variacions irregulars i sobtades, com per exemple, les variacions que es produeixen quan hi ha una tempesta geomagnètica, és a dir, quan el camp magnètic de la Terra i l’estat de la ionosfera es veuen afectats per una arribada sobtada d’un gran nombre de partícules solars. En aquests casos diem que la ionosfera està “pertorbada”. Aquestes variacions de l’estat de la ionosfera són més complexes i per tant més difícils de predir. Però, degut a la importància de l’estat de la ionosfera per a les comunicacions (Figura 2), durant els darrers anys, s’han realitzat grans esforços, amb més o menys encert, per intentar predir-les. Aquest és el cas de l’estudi que hem realitzat a l’Observatori de l’Ebre i que presentem a continuació.

Altura del màxim de ionització de la ionosfera (hmF2). Blau: comportament tranquil. Vermell: comportament observat els dies de la tempesta geomagnètica (7-9 Nov 2004). Negre: Prediccions del model de l’observatori de l’Ebre.

Figura 3: Altura del màxim de ionització de la ionosfera (hmF2). Blau: comportament tranquil. Vermell: comportament observat els dies de la tempesta geomagnètica (7-9 Nov 2004). Negre: Prediccions del model de l’observatori de l’Ebre.

La nostra nova aportació ha estat la creació d’un model, és a dir, d’una nova eina matemàtica, que ens permet preveure l’augment de l’altura de la ionosfera en condicions pertorbades quan hi ha una tempesta geomagnètica. Així, per primera vegada, som capaços de preveure, en temps real, les variacions significatives de l’altura de la ionosfera amb un parell d’hores d’antelació. Això ens permet mitigar els efectes contraproduents que aquestes variacions produeixen sobre els sistemes de comunicació i navegació. Aquest model és únic al món. La Figura 3 mostra com el nostre model millora les previsions.

Aquest estudi ha estat molt ben acollit i ha estat seleccionat pels editors de la revista com el millor article del mes en meteorologia espacial de tots els que s’han publicat a les nombroses revistes científiques de l’AGU. La publicació d’aquest article avala la qualitat de la investigació duta a terme a l’Observatori de l’Ebre i és un reconeixement al treball fet pels nostres investigadors. Així doncs, a pesar de dures retallades seguim donant el millor de nosaltres mateixos i seguim investigant l’entorn que ens envolta per a contribuir en la millora del coneixement i per a seguir sent un centre referent a nivell internacional.

Cita completa de l’article: Blanch, E., and D. Altadill (2012), Midlatitude F region peak height changes in response to interplanetary magnetic field conditions and modeling results, J. Geophys. Res., 117, A12311, doi:10.1029/2012JA018009.

Aquesta entrada s'ha publicat dins de Recerca i etiquetada amb , , , , . Afegiu a les adreces d'interès l'enllaç permanent.