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Réunion ANR IODISSEE TOULOUSE 11-12 Janvier 2010 ----------------------------------- - PowerPoint PPT Presentation


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Réunion ANR IODISSEE TOULOUSE 11-12 Janvier 2010 -----------------------------------. L’ionosphère aux basses et moyennes latitudes: Observations DEMETER M. Malingre 1 , J.J. Berthelier 2 1 Laboratoire de Physique des Plasmas (LPP), Saint-Maur

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Presentation Transcript
R union anr iodissee toulouse 11 12 janvier 2010

Réunion ANR IODISSEETOULOUSE 11-12 Janvier 2010-----------------------------------

L’ionosphère aux basses et moyennes latitudes: Observations DEMETER

M. Malingre1, J.J. Berthelier2

1 Laboratoire de Physique des Plasmas (LPP), Saint-Maur

2 Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales (LATMOS), Saint-Maur


Plan

  • Instabilities of the nightside equatoriel ionosphere

  • Response of the nightside equatorial ionosphere to strong magnetic storms.

  • Equatorial plasma bubbles.

  • Plasma blobs (density enhancements).


L’ionosphère équatoriale (secteur 19-23 h TL)

  • Couplage atmosphère neutre- plasma ionosphérique

  • Fort gradient de densité (18-20h TL)

  • Champ Bo horizontal

Perturbations de l’atmosphère neutre (ondes de gravité, …)

Développement d’instabilités (Rayleigh-Taylor,...)

Formation d’irrégularités de densité du plasma ionosphérique avec un spectre très large (~1 m -100 km)

Effet sur la propagation des ondes radio-électriques HF et UHF → perturbations des communications dans ces bandes de fréquence et dans le fonctionnement des systèmes utilisant les liaisons GPS.


Rayleigh-Taylor instability plasma bubbles

(Kelley, The Earth’s ionosphere, 1989)


eastward E gravity neutral wind

Linear growth rate of the generalized Rayleigh –Taylor instability

z (along Bo)

y eastward

x (upward)

conditions for instability

g // - grad n

(Eo +UnxB) x B // grad n


L’ionosphère équatoriale (secteur 19-23 h TL)

durant les orages magnétiques

Pénétration du champ E d’origine magnétosphérique durant la phase initiale de l’orage

Développement de l’instabilité de Rayleigh-Taylor

  • Formation de bulles de plasma

  • 50-100 km en direction est-ouest

  • 1000-2000 km le long de Bo

Eest x Bo → remontée du maximum de la région F à des altitudes qui peuvent atteindre 1000 km

Grandes structures obervées par Demeter où la densité du plasma est inférieure de ~ 2 à 3 ordres de grandeur à celle du plasma ambiant


The magnetic storms of November 7-12, 2004

Large-scale plasma density depletions only observed during the initial and main phases of magnetic storms.

Voir transparents de J.J. Berthelier pour données ondes durant ces orages


  • Equatorial plasma density depletions observed during

  • strong magnetic storms

  • Interpreted either as:

  • - Signature of a severe uplift of the bottom-side ionosphere above the DEMETER altitude due to the prompt low-latitude penetration

  • of large magnetospheric eastward E ;

  • - or crossing of plasma bubbles.

  • Storm-phase dependence:

    • Suppression during the recovery phase due to long-lasting ionospheric disturbance dynamo westward E associated with storm-time neutral winds driven by Joule heating of the auroral ionosphere/thermosphere.



  • = k.Vs (Doppler) →spectre en k des irrégularités

    Pour f=100 Hz L~70 m en direction parallèle et 7 m en direction perpendiculaire



Conclusions
Conclusions

  • Existence d’une turbulence électrostatique dans la bande 10-300 Hz associées aux plasma bubbles et plasma blobs

    w = k.Vs (Doppler) → échelles spatiales des irrégularités de densité

  • Demeter → composition du plasma: O+,H+,He+, NO+

  • Influence de l’activité solaire (IMF B, E), orages magnétiques

    Perturbations de Eiono→effets sur le développement des irrégularités

    -dE lié à la dynamo vent solaire/magnétosphère (phase de croissance de l’orage)

    -dE lié à la perturbation de la dynamo ionosphérique (phase de recouvrement de l’orage)

  • Importance d’un modèle de Eiono pour le transport des ions


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