Ciencias del Geoespacio y Astronomía
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Item Open Access Implementación y comparación de tres algoritmos de formación de imágenes SAR empleando un radar de apertura sintética de estación terrena (GB-SAR) para una aplicación de monitoreo de deslizamientos(Universidad Nacional de Ingeniería, 2021) De la Cruz Painado, Luis; Alburqueque Guerrero, Angel LuisEn el presente trabajo se describe la implementación y comparación de tres algoritmos de formación de imágenes para radares de Apertura Sintética de Estación Terrena (GB-SAR), con el objetivo principal de determinar el algoritmo más adecuado para aplicarlo en la etapa inicial de un Sistema de monitoreo de deslizamientos con radares SAR. Los algoritmos que se implementaron fueron los siguientes: Frequency Domain Back Projection (FDBP), Range Migration Algorithm (RMA) y Discrete Linear Inverse Problem (DLIP). Cada uno de estos algoritmos se probaron con datos simulados, mientras que solo los dos primeros se probaron con datos reales. Las pruebas con datos simulados consistieron en la obtención de las imágenes SAR de blancos teóricos, estos blancos fueron definidos por el usuario y los datos fueron generados por un programa de computador. Por otro lado, las pruebas con datos reales consistieron en la obtención de las imágenes SAR de un blanco real. El blanco real usado fue un cerro propenso a deslizamiento, y los datos fueron adquiridos con el radar GB-SAR ‘IGP-ROJ’, perteneciente al Instituto Geofísico del Perú (IGP). En el análisis comparativo se consideraron los siguientes tres parámetros de comparación: calidad de reconstrucción de la imagen, calidad de enfoque y coste computacional. Además se analizó cómo afectan los resultados de cada algoritmo en la etapa final del Sistema de monitoreo de deslizamientos con radares SAR, que es la generación de los mapas y gráficos de deslizamientos del blanco real. De los resultados de comparación usando tanto datos obtenidos de la simulación como datos reales, se concluyó que el algoritmo FDBP es el más adecuado para una aplicación de monitoreo de deslizamientos.Item Open Access Caracterización de la capa límite atmosférica en el Valle del Mantaro empleando radiosondas y sensores remotos(Universidad Nacional José Faustino Sánchez Carrión, 2021) Prado Fasanando, Josep Josué; Mendoza Nieto, EroncioEsta investigación tiene como objetivo principal realizar una caracterización de la Capa Límite Atmosférica (CLA) desarrollando un algoritmo que permita estimar la altura de la CLA usando un Radar Perfilador de Vientos y Capa Límite (BLTR) estudiando una zona con una topografía compleja como lo es el valle del Mantaro, (Perú). Métodos: El algoritmo desarrollado usa los datos del radar BLTR como nivel de turbulencia y la relación señal – ruido o SNR (proporción existente entre la potencia de la señal que se transmite y la potencia del ruido que la corrompe). Se comparó y validó las estimaciones obtenidas por el radar con datos obtenidos de la campaña de mediciones llevada a cabo por el IGP en el observatorio de Huancayo donde se empleó un ceilómetro, un Radar Perfilador de Vientos y Capa Límite y dos campañas de radiosondeos. Posteriormente se llevó a cabo un análisis del ciclo diurno y nocturno de la evolución de la altura de la CLA y su climatología comprendiendo las fechas desde diciembre del 2015 hasta abril del 2019. Resultados: Las estimaciones realizadas por el radar guardan buena correlación con las realizadas por el ceilómetro obteniendo un coeficiente de correlación de 0.59 y 0.71 con las radiosondas, posteriormente se puede apreciar que en los meses de enero – abril la altura de la CLA es más baja que en los meses siguientes.Item Open Access Storm-time equatorial thermospheric dynamics and electrodynamics(Utah State University, 2020) Navarro Dominguez, Luis A.; Fejer, Bela G.It presents the first comprehensive study of the equatorial thermospheric dynamics and ionospheric electrodynamics over Peru following enhanced energy depositions into the high-latitude ionosphere during geomagnetic storms. We used extensive observations of ionospheric plasma drifts and of night-time thermospheric neutral winds from the Jicamarca Incoherent Scatter Radar and from the network of Fabry-Perot Interferometers deployed in the central region of Peru respectively.Item Open Access Detección y caracterización de planetas extrasolares desde el Perú(Universidad Nacional de Ingeniería, 2019) Ricra Mayorca, Jose Luis; Pereyra, AntonioSe presentan observaciones en la banda Rc de los tránsitos de los exoplanetas WASP-80 b, COROT-2 b y WASP-46 b obtenidos con el telescopio de 0.5m del Observatorio Astronómico de la Universidad Nacional de Ingeniería (OAUNI). Se aplicaron diversas técnicas para optimizar el proceso de fotometría y así obtener la curva de luz con la menor dispersión posible para cada exoplaneta. El modelamiento de los tránsitos se realizó empleando los códigos JKTEBOP y TAP. En el caso de los exoplanetas WASP-80 b y WASP-46 b se pudieron determinar sus radios, semiejes mayores, periodos orbitales, tiempos centrales de transito e inclinación de los planos orbitales respectivos. En el caso de COROT-2 b, la intensa actividad de la estrella y la presencia de una compañera visual dificultaron el cálculo de sus parámetros físicos y orbitales; a pesar de eso, los tiempos centrales de transito calculados en esta tesis junto con los obtenidos en estudios anteriores, permitieron mejorar la precisión del periodo orbital de este exoplaneta. En todos los casos, los parámetros obtenidos se encuentran acordes entre sí y con la literatura, estando a menos de 2σ de los valores obtenidos por otros autores.Item Open Access Estudio de las capas E esporádicas tipo Blanketing sobre el Radio Observatorio de Jicamarca(Universidad Nacional de Ingeniería, 2019) Suclupe Osorio, José Manuel; Pacheco, Edgardo E.En esta tesis se ha desarrollado el primer estudio estadístico de la ocurrencia de las capas Esb sobre el Radio Observatorio de Jicamarca usando ionogramas de la Digital Portable Sounder (DPS) – 4 registrados entre 2001 y 2018. Se ha encontrado que estas capas Esb ocurren principalmente en los meses del solsticio de Diciembre sobre todo en años de mínima actividad solar. Además presentan mayor ocurrencia en años de mínima actividad solar respecto a años de máxima actividad solar. Estas capas ocurren principalmente entre las 0700 y las 2000 horas LT con un pico principal alrededor de las 1600 LT y un segundo pico alrededor de las 0800-0900 LT. Se ha propuesto un nuevo criterio para identificar las capas Esb teniendo en cuenta la tendencia normal de la frecuencia mínima de la capa F de la ionósfera debido principalmente a la absorción de la región D (región entre 50 y 80 km de altura). Además se ha realizado comparaciones de eventos Esb registrados por la digisonda DPS-4 y por la ionosonda VIPIR. Adicionalmente se ha obtenido el ΔH entre los magnetómetros de Jicamarca y Piura para medir la intensidad del electrochorro ecuatorial y contra electrochorro ecuatorial y su comportamiento en los tiempos donde ocurren capas Esb. Finalmente discutimos las posibles condiciones que favorecen la formación de las capas Esb.Item Open Access Diseño e implementación de un sistema electro-mecánico de apunte automático de radar de apertura sintética para modos stripmap, spotlight y scan(Universidad Nacional Federico Villarreal, 2019) Ortecho Huamanchumo, Camilo Daniel; Rodríguez Figueroa, José Julio; Milla, MarcoLa presenta tesis describe el diseño de un sistema electro-mecánico de apunte automático de radar de apertura sintética multifuncional en el Radio Observatorio de Jicamarca. El proyecto fue dividido en 3 etapas: diseño de la antena, diseño de la estructura mecánica de radar de apertura sintética y el diseño del sistema de control. Para corroborar que la antena estuviera bien diseñada, se simuló en un software CAD/FEM (Computer-Aided Design/Finite Element Method) y se obtuvo sus valores de ganancia y VSWR (Voltage Standing wave ratio - coeficiente de reflexión). Para la estructura mecánica, se realizó el análisis de esfuerzos a piezas críticas del sistema y se obtuvo el esfuerzo de Von Mises, la deformación y el factor de seguridad adecuado. Finalmente, para el sistema de control, se simuló la planta en Matlab y se obtuvo los parámetros Kp y Ti adecuados para el sistema. En conclusión, el diseño de un radar de apertura sintética es de vital importancia ya que este tiene gran utilidad por su capacidad de medición a larga distancia y en cualquier condición climática, además de su operación multifuncional.Item Open Access Sistema en FPGA para proporcionar marcas de tiempo basadas en GPS a sistemas de adquisición en el Radio Observatorio de Jicamarca(Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo, 2018) Vásquez Ortiz, Víctor Eduardo; Romero Cortez, Oscar Ucchelly; Milla, MarcoEn este trabajo se presenta el diseño e implementación del sistema GCTS (GPS Controlled Timing System) el cual es un módulo hardware que responde a la necesidad del Radio Observatorio de Jicamarca de cronometrar los eventos registrados por los radares de sus instalaciones. El GCTS se desarrolló en un FPGA usando el lenguaje VHDL con un diseño estructural que facilitó una organización modular de los distintos bloques de funcionamiento. El sistema permite extraer información de tiempo UTC a partir de un receptor GPS Trimble, con dicha información se forma un reloj con una precisión basada en la señal de referencia del receptor GPS, con lo cual es posible cronometrar una señal de excitación externa (en este caso la señal de transmisión de pulso de radar) asignándole una marca de tiempo de 8 bytes. Estas marcas son almacenadas en una memoria junto con registros de configuración y operación a los cuales se accede mediante una interfaz SPI. Las pruebas realizadas en conjunto con los equipos de adquisición del ROJ validaron la confiabilidad y portabilidad del sistema, donde se obtuvo una precisión inferior a 50ns, menor que la precisión de 1μs solicitada, y una velocidad de transferencia SPI de hasta 15MHz.Item Open Access Solving Long-Standing meteor mysteries(The Pennsylvania State University, 2009-08) Malhotra, Akshay; Mathews, John D.Millions of meteoroids strike and disintegrate in the Earth's upper atmosphere every day and may be seen as visible or radar meteors. Although very few of the these foreign bodies actually make it to the surface of the Earth, they have been known to cause damage to satellites and are also the only known source (except for spacecraft debris) of metallic ions in the upper atmosphere, thus being responsible for various atmospheric phenomena. Despite these meteor echoes being studied using radars for close to a century now, some long-standing unsolved mysteries still remain in the field-what causes some of the meteor trails to last for so much longer compared with the other trails? Are meteors really responsible for the formation of Sporadic-E, an altitude-thin ionospheric layer? If yes, then why has there been no evidence of a direct relationship between the two despite numerous attempts since the 1930's? Using data collected from the jicamarca Radar Observatory in Peru, we answer all of the above questions and solve these long-standing mysteries. Our results emphasize the importance of paying careful attention and due consideration to radio science issues while analyzing radar meteor echoes. It is found that the viewing geometry, i.e. the aspect sensitivity of meteor echoes, is also the primary constraint in observing long-duration meteor trails and almost all of the long duration echoes seem to originate from the K_B region (K=wave vector, B= geomagnetic field) of the radar. This result is extremely significant because it raises questions about the observed durations of all Range Spread Trail Echoes (RSTE): The same meteor event could be simultaneously observed as a long duration trail (greater than 15 seconds) from one radar and a short duration trail from another radar. These claims are supported by observations from the first-ever multi-static common volume radar observations of RSTEs. These results also provide new insights into the physical structure of the plasma giving rise to these echoes and also establish a firmer basis for the modeling of the plasma processes that cause meteor trails to become field-aligned while underlining the importance of carefully distinguishing event radio science as a prelude to specifying the role of these plasma processes.Item Open Access Entwicklung eines multistatischen kodierten CW-Radars mittels USRP zur Analyse der mittleren Atmosphäre(University of Applied Sciences, 2016-05-03) Geese, SvenMeteor radars are used for continuous atmospheric observations for many years. The collected data can be used to create wind fields in heights between 70 and 120 km, which can further be used in comparison with other types of measurments to conclude interactions between atmospheric layers like vertical waves. The goal of this thesis is therefore the development of a multistatic continuous-wave radar with pseudo random coding. The idea behind this is a radar network with multiple transmit and receive stations, which creates multiple baselines for meteor detection. With that the observable volume of the atmosphere is enlarged and additionally the system is modularly expandable by adding transmit or receive systems, which allows to increase the performance of the system by means of meteor rates easily in the long term.Item Open Access Ground-Based Observational Techniques for Meteoroid Lunar Impact Generated Electromagnetic Pulses and Lunar Sub-Surface Structure Detection(The Pennsylvania State University, 2017-08) Kesaraju, Saiveena; Mathews, John DavidThe lunar surface is pockmarked with large and small craters mostly formed due to meteoroid impacts on the Moon. Most of the craters formed are not erased with time due to lack of "weathering" processes such as no atmosphere and little erosion. The main focus of this research is to develop ground-based observational techniques to search for ongoing hypervelocity meteoroid impacts on the lunar surface. Additionally, to design radar observational techniques to detect and map sub-surface structures that have been buried by the lunar regolith. It is hypothesized that the developing, optically-dense hot ejecta cloud associated with the hypervelocity meteoroid impacts produce an associated complex plasma component that rapidly evolves resulting in a highly-transient Electromagnetic pulse (EMP) in the VHF/UHF spectral region. An observational EMP search was conducted in May 2014 for about 5 hours using an overlapping-band (425-445 MHz) at the Arecibo (AO; Puerto Rico) and Haystack-(HO, Massachusetts, USA) observatories simultaneously to track the common visible lunar surface from two different locations on the Earth. Observations from two locations is helpful in eliminating the false impacts. Interleaved radar observations were used to calibrate the timing and synchronize both the AO and HO systems. As the AO/HO UHF EMP search was interference dominated, an alternative search mechanism using the Arecibo L-band ALFA Array that consists of seven beams arranged in the hexagonal manner was conducted in February 2016. During these observations, at any given time few of the receive-beams were on-Moon and few off-Moon thus allowing discrimination against local interference that might resemble the expected EMP signals. While still encountering local out-of-band radar interference, this observational paradigm did yield a few likely lunar impact EMPs. Additionally, to detect the sub-surface lunar structures, high power large aperture - Jicamarca Radio Observatory (JRO) 50 MHz radar located near Lima, Peru was used to map the lunar surface and subsurface features. This was accomplished by developing or refining various calibration and imaging procedures. This radar provides the ability to map the lunar sub-surface because the 6-meter wavelength radar signal penetrates the low-loss regolith and scatters from larger sub-surface structures allowing study of these structures. This analysis further depends on the (de)polarization of the return signals. Interpretation of lunar radar signal polarization is greatly complicated by the double traverse of the ionosphere at or near wavevector near to perpendicular to the geomagnetic field geometry as described. Preliminary radar observations were conducted in October 2015 by transmitting a circular polarized coded pulse during the lunar transit over JRO. The detected lunar echoes of the duration of 13 minutes were then processed to generate the lunar Range-Doppler maps and identify the (sub)surface features. Preliminary science results from the observations are given. Each of the three observational set-up's along with the signal processing paradigms such as Inverse Synthetic Aperture Radar (ISAR) mapping to form the lunar maps and the time-frequency technique to process the collected observational data are explained. Implications of the observed transient EMP events, processed lunar surface maps, characterization of the observed satellite radar echoes and the difficult radio-frequency interference environment (terrestrial-origin, Moon-bounce signals) surrounding these observations are discussed.Item Open Access Comparison of rain estimates using TRMM, NEXRAD and rain gauges over Puerto Rico(University of Puerto Rico, 2002) Briceño Murillo, Jorge Alberto; Ierkic, MarioSe presente el ambiente computacional interactivo RAIN_PROC (Procesamiento de lluvias por sus siglas en inglés) para el análisis, comparación y visualización de datos de precipitación. Se emplearon técnicas de visualización para representar las observaciones del sistema NEXRAD, de medidores de lluvia y del satélite TRMM-PR. Se desarrollaron algoritmos para análisis estadísticos, estimación de la relación Z-R usando regresiones lineales, para operar, asimilar e integrar los datos. Se han procesado datos correspondientes al otoño y verano de 1998 y 1999, respectivamente, de NEXRAD y de medidores de lluvia usando RAIN_PROC. El análisis produjo relaciones Z-R que son clasificadas por regiones geográficas de Puerto Rico (Carter y Elsner, 1997). Este ambiente se implementó para correr en los sistemas operativos UNIX y Windows utilizando el paquete gráfico y numérico IDL, y el programa para análisis estadístico MINITAB.Item Open Access A study of radar aspect sensitivity in the lower atmosphere(Cornell University, 2001) Chen, CharlesThe goal of this thesis is related to atmospheric temperature measurements using in situ techniques in tandem with a direct numerical simulation to better understand the zenith angle dependence of VHF (30-300 MHz) radar backscatter from the atmosphere. We begin our study with a high-resolution balloon-borne in situ temperature measurement made over Wichita, KS, in 1995. Very steep vertical temperature gradients were found at the edges of vertical potential steps, regions of near zero vertical potential temperature gradient. We use wavelet analysis to isolate the organized components of the signal and, after subtraction from the original signal, the residual signal is found to have the characteristics of isotropic turbulence. This confirms our hypothesis that the measured temperature profile is a superposition of coherent structures and a background isotropic turbulence. From a radar perspective, we show that this wavelet analysis allows us to predict the radar backscatter as a function of zenith angle from a high- resolution one-dimensional temperature measurement. Unfortunately, radar measurements were not available at this point. We next explore the cause of aspect sensitivity directly via a multi-instrument investigation of the lower atmosphere over the Jicamarca Radio Observatory (JRO) near Lima, Peru. The joint analysis of radar backscatter and in situ measurements of the temperature structure shows that a combination of Fresnel scattering and turbulence is the most likely explanation for aspect sensitive echoes. Furthermore, the strong backscatter seems to originate from vertical potential temperature steps; such as those observed over Wichita, KS. Finally, we show that the measured potential temperature steps and the structures seen in a direct numerical simulation (DNS) of a Kelvin-Helmholtz instability (KHI) are remarkably similar. Not only do we find good agreement between the observation and the simulation; the similarity is also seen in the wavelet spectrum, which is the behavior of the wavelet coefficient as a function of scale size. We extend the results from experimental observations and numerical simulation by predicting the characteristic radar backscatter and show that it is consistent with observations.Item Restricted Equatorial F-region plasma density estimation with incoherent scatter radar using a transverse-mode differential-phase method(University of Illinois at Urbana-Champaign, 2002) Feng, Zhaomei; Kudeki, ErhanEsta tesis presenta un método de adquisición y análisis de datos novedoso para radar de dispersión incoherente Jicamarca para medir derivas de alta precisión y la densidad ionosférica simultáneamente en las alturas de la región F. Dado que las mediciones de deriva de alta precisión a favor de las señales de retorno de radar con los espectros de frecuencia estrecha posible, Jicamarca derivas observaciones se llevaron a cabo utilizando las ondas de radar transversal polarizadas lineales. la señal vuelve transversal de las vigas se recogen usando un par ortogonal de antenas polarizadas lineales, y la potencia media, así como la diferencia de fase de las salidas de antena están instalados en los modelos de datos adecuados, desarrollados sobre la base de la teoría de dispersión incoherente y la teoría de la magneto-iónico. El modelo de fase diferencial de crudo cuando Bo se caracteriza en términos de campos de las líneas rectas se aplica a los datos de enero de 2000. El modelo de fase diferencial más completa, que tiene en cuenta el ángulo desalineada entre los ejes dipolares de las matrices de Jicamarca ortogonales y noreste geomagnético y direcciones sureste, así como la anchura del haz de radar y la variación de los campos magnéticos, se aplica a la 01 2000 datos de 2002 y junio de datos. Presentamos y comparar los resultados obtenidos con la inversión de diferentes versiones de los modelos de datos y concluir que los detalles geométricos sólo tienen un impacto menor en la inversión. También nos encontramos con que funciona el método de fase diferencial mejor para el 15-min de datos integrada de enero de 2000 al 5-min integrado de junio de 2002, los datos ya que el primero tiene las mayores densidades de electrones, mayor SNR de las señales de retrodispersión, y datos de la fase más usables. Nuestros resultados de la inversión se comparan con los datos ionosonda, y que muestran un acuerdo razonable.Item Restricted Derivas ionosféricas em latitudes equatoriais: observaçoes e modelagem(Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, 2004-02-12) Bertoni, Fernando; Rodrígues, JonasEste trabajo desarrolla una metodología alternativa para obtener la deriva de la ionosfera y la termosfera la velocidad del viento con el fin de estudiar el sistema (T-I) termosfera-ionosfera en las regiones de latitudes ecuatoriales y magnéticos bajos. Estos estudios pueden contribuir a las investigaciones del clima espacial. Nuestra motivación viene del hecho de que las mediciones de la deriva electromagnética por los radares de dispersión incoherente no se hacen en una base rutinaria, siendo restringido a los períodos de campaña. De la misma manera, las mediciones de velocidad del viento termosfera hechas por los interferómetros Fabry-Perot se limitan a los períodos no nublado nocturnos. Hemos utilizado, en este trabajo, los datos de observaciones hechas por un digisondas DGS-256 en la estación de San Luis (2,6 ° S; 44 ° O), Brasil, y por un digisondas DPS-4 y el radar de dispersión incoherente en Jicamarca estación (12 ° S; 77 ° O), Perú, así como simulaciones realizadas por el modo de cálculo l SUPIM. Como resultado de nuestros estudios, hemos desarrollado una metodología para: obtener las velocidades efectivas de desplazamiento vertical y vientos termosfera; hacer comparaciones entre curvas observadas y modeladas de hmF2 (la altura máxima densidad electrónica región F), foF2 (F región frecuencia crítica) y la densidad de isolíneas. En consecuencia, hemos sido capaces de observar el papel jugado por el desplazamiento vertical y por los vientos termosfera sobre la ionosfera en la región ecuatorial magnética. Durante todo el día, desplazamiento vertical es directamente responsable por el comportamiento de control hmF2 y tiene poca influencia en foF2, mientras que los vientos termosfera controlar directamente foF2 y tienen poca influencia en hmF2. Los resultados obtenidos en este trabajo muestran que podemos extender el uso de la metodología propuesta para estudiar un gran número de fenómenos relacionados con el sistema termosfera-ionosfera.Item Restricted Aspect sensitivity studies of the small scale plasma irregularities in the equatorial electrojet(Cornell University, 2005-03) Lu, Fei; Farley, DonMediciones mejoradas de la sensibilidad del aspecto de ecos del electrochorro ecuatorial se han realizado en el Radio Observatorio de Jicamarca (ROJ). Los resultados muestran que estos ecos a menudo se limitan a doce y veinticinco +/- grados de la perpendicular a la dirección del campo magnético. Durante los períodos débilmente impulsadas, los ángulos de aspecto de tipo II y tipo I resuena en menor grado, disminuyen monotónicamente al aumentar la altitud. Cuando el electrochorro es fuerte, sin embargo, los ángulos de aspecto de los dos tipos de eco permanecen casi constantes con la altitud e incluso amplían a altitudes donde existen señales fuertes de tipo I. A la misma altura, los ángulos de aspecto de ondas de alta frecuencia son más pequeñas que las de ondas de baja frecuencia, a veces menos de la mitad. Estos experimentos se llevaron a cabo en el ROJ con mucha mejora de la tecnología informática y de radar en comparación con 1985, los experimentos en que se realizó el primer estudio de sensibilidad aspecto. Además de la mejor resolución de la altitud y más alturas de la muestra, durante algunas de las nuevas observaciones, el electrochorro también se controló a través de un haz oblicuo y observaciones 150 km de eco añadido al mismo tiempo. Además, a diferencia del experimento 1985, nuestros experimentos fueron diseñados para tener en cuenta diversos errores (como la falta de alineación de línea de base) que puede llevar a una sobreestimación de los ángulos medidos aspecto. Los ángulos de aspecto de tipo I y tipo II ecos de nuestros experimentos son mucho más pequeñas que los experimentos de 1985 (menos de 0:25 +/-). Por primera vez, los ángulos de aspecto de gran altura (120-130) los ecos que aparecen alrededor de la puesta del sol, así como un 150 km de ecos se midieron utilizando la misma tecnología. Los ángulos de aspecto son alrededor de 0:09 +/- y 0:05 +/- respectivamente. Por lo tanto, cuanto mayor sea la altitud, el campo alineado del plasma es más irregular. Los resultados de nuestros experimentos proporcionan importante información sobre el mecanismo de la saturación con respecto al crecimiento de las irregularidades de plasma, es decir, es la consideración 3D realmente necesario. Esperamos que los resultados se pueden comparar con la teoría o simulaciones pronto.Item Open Access Turbulent kinetic energy dissipation rate and eddy diffusivity study in the tropical mesosphere using Jicamarca radar data(Clemson University, 2006-05) Guo, Liyu; Lehmacher, Gerald A.The MST radar at Jicamarca Radar Observatory JRO is a powerful radar that can detect atmospheric turbulence on the Bragg scale of 3 m in the daytime mesosphere 60-85 km Since 2002 the radar was operated for a few days each year in the mode that collecting 1 minute Doppler spectra in four beam directions and 150 m resolution The spectral widths along with GSWM MSIS and SABER temperatures have been used to compute the kinetic energy dissipation rate due to atmospheric turbulence Eddy diffusivities K have also been calculated A small contamination due to beam broadening beam width 0 7 degree has been removed For most days median kinetic energy dissipation values of 1-10 mW kg increase with height consistent with the results from other VHF radars The variability during each day is large Turbulent dissipation rates and eddy diffusivities for individual layers and the day-to-day variability are discussed in relationship with the observed wind shear and estimated Richardson number.Item Open Access The equatorial electrojet radar observations and modeling(Cornell University, 2006-08) Shume, Esayas Belay; Hysell, D.This dissertation describes a theoretical, experimental, and modeling investigation of the equatorial electrojet. We review low latitude ionospheric current models, synthesizing developments from the early times until the present. We then show how to utilize equatorial electrojet irregularities to infer E region electron density and wind profiles from coherent scatter radar experiments. The procedure involves a numerical model of the equatorial ionosphere that relates the vector electric field and current density to the winds. We present electron densities inferred in the equatorial electrojet inferred using a new bistatic radar system installed between Paracas and Jicamarca, Peru. The radar system monitors density profiles using a coherent scatter radar technique that utilizes the Faraday rotation of the scattered signal. Radar measured density profiles are validated by comparing with other electron density measures. A three dimensional electrostatic potential model of the equatorial ionosphere in a magnetic dipole coordinate system is described. The model incorporates realistic ionospheric conductivities, electric fields, winds, and includes anamalous collision effects. The model utilizes bistatic radar measured densities, coherent scatter spectral measurements made at large zenith angles, and electric fields derived from 150 km echo drifts. The model is also constrained by magnetometer records. We next present a technique for extracting zonal winds in the equatorial electrojet from the Doppler shifts of type II radar echoes measured by a narrow beam, obliquely oriented antenna at the Jicamarca Radio Observatory. The wind profiles were retrieved by combining the 3-D model with theory and measurements of type II echo Doppler shifts. The amplitude and phasing of the calculated wind profiles are in general agreement with satellite and rocket-borne wind measurements. We have used height varying type I radar echoes and large-scale electrojet irregularities inferred from interferometric imaging to validate wind profiles estimates derived from type II echoes.Item Open Access Ionospheric electron density and Te/Ti estimation using incoherent scatter power data collected at ALTAIR(University of Illinois at Urbana-Champaign, 2006) Milla, Marco; Kudeki, ErhanThe main concern of this thesis is the estimation of ionospheric parameters from incoherent scatter (IS) power data collected with the ALTAIR radar. The estimation is performed using a radar calibration and inversion technique based on a forward model of the scattered power. The model considers the physics of the ionosphere in terms of IS radar cross section (RCS) of the medium. The inversion procedure provides the estimates of plasma density and electron-ion temperature ratio (Te/Ti) of the probed ionosphere.Item Open Access Construcción de un sistema de receptores superheterodinos para un radar atmosférico VHF(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2006) Córdova Vivas, Darwin Neil; Sarango, MartínEl presente trabajo de tesis muestra el diseño y la construcción de un subsistema de recepción VHF (50MHz), el cual consta de cuatro receptores superheterodinos, del tipo homodino, y un oscilador local. Este subsistema va a ser utilizado en el radar JULIA (Jicamarca Unmanned Long-term studies of the Ionosphere and Atmosphere) del Radio Observatorio de Jicamarca ROJ para la adquisición de información de la atmósfera. El Radio Observatorio de Jicamarca fue inicialmente creado para adquirir datos de alturas ionosféricas, pero investigaciones de Woodman y Guillen demostraron que también servía para obtener información de alturas MST (Mesosphere, Stratosphere, and Troposphere); a esta nueva técnica de radar se le conoce como MST. Sin embargo, el uso del radar MST estaba limitado a las campañas de los días geofísicos (1000 horas promedio), debido al alto consumo de potencia eléctrica de sus transmisores grandes; además, para este tipo de experimentos no se requerían de los transmisores de alta potencia, ya que los fenómenos que ocurren a estas alturas generan fuertes retornos de señal. La consideración de los comentarios anteriores sugirió que un sistema de transmisores de baja potencia en el ROJ resultaría ser de gran utilidad. Como complemento a tales transmisores y al arreglo de antenas del observatorio, se podía considerar la adición de un grupo alternativo de receptores y de un sistema de análisis relativamente simple e independiente. De esta manera, no se requeriría de grandes transmisores, computadoras ni otros equipos de uso habitual de la estación. Además, este “mini-sistema” podría operar con la energía entregada por un generador diesel de medianas dimensiones. Para garantizar la calidad de los datos adquiridos, se tuvieron que cumplir ciertos requisitos en el subsistema de recepción, entre los cuales podemos mencionar: baja “figura del ruido (3 dB)”, alta selectividad, alta ganancia (mayor a 70 dB), y control de ancho de banda y atenuación. Los criterios de diseño de receptores VHF que se muestran a lo largo de este trabajo no sólo van a permitir el entendimiento del funcionamiento de los subsistemas de recepción en 50 MHz, sino también, en el diseño a mayor frecuencia.Item Restricted Caracterización de meteoros, utilizando el radar VHF del Radio Observatorio de Jicamarca durante la presencia de ecos coherentes de electrochorro ecuatorial(Universidad Nacional de Ingeniería, 2007) Galindo Palomino, Freddy Ronald; Chau Chong Shing, Jorge LuisEn el presente trabajo de tesis se ha desarrollado un conjunto de algoritmos que permiten realizar la caracterización de ecos de meteoros en presencia o ausencia de ecos de electrochorro ecuatorial y/o ecos no especulares de meteoros. Esta técnica desarrollada es agresiva para ubicar ecos de meteoros y determinar los principales parámetros que permiten caracterizarlos. La técnica basa su funcionamiento en un proceso de selección manual, otorgándole al operario la decisión final de definir entre un eco de meteoro y un eco que no es de meteoro, para posteriormente determinar cada uno de los parámetros del meteoro (e.g., velocidad radial, rango inicial). Adicionalmente al proceso de caracterización, se analizaron técnicas para la remoción de ecos del electrochorro ecuatorial. Cabe resaltar, que justamente una de estas técnicas ha permitido identificar automáticamente más del 90% de los meteoros caracterizados manualmente. Los resultados obtenidos, permiten sentar la base para un futuro algoritmo automático. La validación de esta nueva herramienta para el procesamiento de ecos de meteoros, se ha realizado comparando los parámetros obtenidos en el experimento realizado el día 19 de Noviembre del 2002 y procesado con una técnica antigua (proceso automático conservador), con los parámetros obtenidos en el experimento realizado los días 22 y 23 de Noviembre del 2005 y procesado con los algoritmos desarrollados en esta tesis (proceso manual). Los resultados obtenidos muestran un incremento en el número de meteoros observados, especialmente para tiempos donde el EEJ está presente. Se detectó un mayor número de meteoros de baja velocidad y se encontraron nuevas poblaciones de meteoros . La velocidad determinada de pulso a pulso mostró una diferencia menor a 2 km/s respecto a la velocidad obtenida del ajuste lineal del Rango vs. Tiempo. Adicionalmente, esta nueva técnica posibilita un análisis cuidadoso de cada meteoro. Todas estas características son ejemplos de la utilidad de esta nueva herramienta para el procesamiento de ecos de meteoros.
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