Red de radar auroral superdual
La Super Dual Auroral Radar Network ( SuperDARN ) es una red internacional de radares científicos [1] [2] que consta de 35 [3] radares de alta frecuencia (HF) ubicados en los hemisferios norte y sur. Los radares SuperDARN se utilizan principalmente para mapear la convección de plasma de alta latitud en la región F de la ionosfera , pero los radares también se utilizan para estudiar una gama más amplia de fenómenos geoespaciales , incluidas las corrientes alineadas en el campo , la reconexión magnética , las tormentas y subtormentas geomagnéticas , las ondas MHD magnetosféricas , los vientos mesosféricos a través de rastros de ionización de meteoritos y las asimetrías de convección de plasma interhemisféricas. [2] La colaboración SuperDARN está compuesta por radares operados por JHU/APL , Virginia Tech , Dartmouth College , el Instituto Geofísico de la Universidad de Alaska Fairbanks , el Instituto de Estudios Espaciales y Atmosféricos de la Universidad de Saskatchewan , la Universidad de Leicester , la Universidad de Lancaster , la Universidad La Trobe , el Laboratorio de Medio Ambiente Solar-Terrestre de la Universidad de Nagoya , el British Antarctic Survey y el Instituto de Astrofísica Espacial y Planetología (INAF-IAPS Italia).
Historia
En los años 1970 y 1980, se utilizaron radares de dispersión coherente de muy alta frecuencia (VHF) del Experimento de Radar Auroral Gemelo Escandinavo (STARE) para estudiar las irregularidades ionosféricas de la región E alineadas con el campo. Utilizando dos radares con campos de visión superpuestos, fue posible determinar el vector de velocidad 2D del flujo de plasma ionosférico de la región E. [2] Sin embargo, las irregularidades solo se observaron cuando el vector de onda del radar era perpendicular al campo magnético en la región de dispersión.
Esto significaba que había un problema con el funcionamiento en VHF, ya que las frecuencias VHF no permiten mucha refracción del vector de onda de radar transmitido; por lo tanto, el requisito de perpendicularidad no podía cumplirse fácilmente en latitudes altas. Sin embargo, en frecuencias HF, la refracción del vector de onda de radar es mayor, y esto permite que se cumpla el requisito de perpendicularidad en latitudes altas. La refracción de las ondas de radio en la ionosfera es un fenómeno no lineal complicado regido por la ecuación de Appleton-Hartree .
En 1983, un radar de alta frecuencia con haz orientable y 16 antenas logarítmicas periódicas comenzó a funcionar en Goose Bay, Labrador, Canadá. [1] La comparación de las mediciones de la velocidad del plasma ionosférico de la región F del radar de Goose Bay con el radar de dispersión incoherente de Sondestrom reveló que el radar de Goose Bay era capaz de medir la velocidad de convección del plasma de la región F. En 1988, se construyó un radar conjugado magnéticamente en la Antártida, en la estación de investigación Halley, como parte del experimento conjugado angloamericano polar (PACE). El PACE proporcionó estudios conjugados simultáneos de fenómenos ionosféricos y magnetosféricos. [2]
A partir de PACE, que sólo pudo determinar un único componente de la velocidad ionosférica en 2D, se hizo evidente que determinar la velocidad ionosférica en 2D sería ventajoso. La combinación de las mediciones de velocidad de Goose Bay con un segundo radar de dispersión coherente en Schefferville en 1989 permitió una determinación en 2D de la velocidad ionosférica de la región F.
Este trabajo dio lugar a SuperDARN, una red de radares de alta frecuencia con pares de radares que tienen campos de visión superpuestos. Esta disposición permitió la determinación de la velocidad de convección de plasma ionosférico 2D completa. Debido al avance de los modelos de asimilación de datos, los radares recientemente añadidos a la red no necesariamente tienen campos de visión superpuestos. Utilizando datos de todos los radares SuperDARN en el hemisferio norte o sur, se puede determinar un patrón de convección de plasma ionosférico (un mapa de la velocidad del plasma en latitudes altas a altitudes de la región F (300 km)). [2]
Objetivos principales
Los objetivos principales de SuperDARN son determinar o estudiar:
- Estructura de la convección global: para proporcionar una visión a escala global de la configuración de la convección de plasma en la ionosfera de alta latitud;
- Dinámica de la convección global: proporcionar una visión a escala global de la dinámica de la convección de plasma en la ionosfera de altas latitudes. (Los estudios anteriores de la convección en altas latitudes habían sido en gran medida estadísticos y promediados en el tiempo);
- Subtormentas: para probar varias teorías de expansión y contracción del casquete polar bajo condiciones cambiantes del FMI y observar la respuesta a gran escala del lado nocturno; patrón de convección a las subtormentas:
- Firmas de ondas de gravedad atmosféricas en la ionosfera, [4]
- Estructuras de plasma de alta latitud y
- Irregularidades ionosféricas
Operaciones
Los radares SuperDARN operan en la banda HF entre 8,0 MHz (37 m) y 22,0 MHz (14 m). [2] En el modo de funcionamiento estándar, cada radar escanea 16 haces con una separación azimutal de ~3,24°, y cada escaneo tarda 1 minuto en completarse (integración de ~3 segundos por haz).
Cada haz se divide en 75 (o 100) puertas de alcance, cada una de 45 km de distancia, y así en cada exploración completa los radares cubren 52° de acimut y más de 3000 km de alcance; un área que abarca el orden de 1 millón de kilómetros cuadrados.
Los radares miden la velocidad Doppler (y otras características relacionadas) de las irregularidades de la densidad del plasma en la ionosfera.
Desde que Linux se hizo popular, se ha convertido en el sistema operativo predeterminado para la red SuperDARN. El sistema operativo (superdarn-ros.3.6) actualmente tiene licencia LGPL ). [1]
Sitios SuperDARN
La siguiente es una lista de sitios SuperDARN, basada en una lista mantenida por Virginia Tech College of Engineering . [5] En 2009, se estaba llevando a cabo un proyecto de expansión para expandir la red a las latitudes medias, incluida la adición de sitios en Hays, Kansas (cerca de Fort Hays State University ), Oregon y las Azores , para respaldar el mapeo fuera de las regiones aurorales durante grandes tormentas magnéticas . [6]
| Nombre | Código | Ubicación | Coordenadas | Rumbo de puntería | Instituto (sitio web) | Nacionalidad |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Hemisferio norte | ||||||
| Salmón real | ksr | Salmón real , Alaska , Estados Unidos | 58°41′30″N 156°39′32″O / 58.6918, -156.6588 | -20,0° | Instituto Nacional de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones | Japón |
| Isla Adak Este | Aderézame | Isla Adak , Alaska, Estados Unidos | 51°53′34″N 176°37′43″O / 51.8929, -176.6285 | 46.0° | Universidad de Alaska Fairbanks | Estados Unidos |
| Isla Adak Oeste | Adviento | 51°53′35″N 176°37′52″O / 51.8931, -176.6310 | −28,0° | |||
| Kodiak | código | Kodiak , Alaska, Estados Unidos | 57°36′43″N 152°11′29″O / 57.6119, -152.1914 | 30.0° | ||
| Príncipe Jorge | pgr | Prince George , Columbia Británica , Canadá | 53°58′52″N 122°35′31″O / 53.9812, -122.5920 | -5,0° | Universidad de Saskatchewan | Canadá |
| Saskatoon | descarado | Saskatoon , Saskatchewan , Canadá | 52°09′26″N 106°31′50″O / 52.1572, -106.5305 | 23,1° | ||
| Entrada de Rankin | RCN | Ensenada de Rankin , Nunavut , Canadá | 62°49′41″N 92°06′47″O / 62.8281, -92.1130 | 5,7° | ||
| Inuvik | Invertir | Inuvik , Territorios del Noroeste , Canadá | 68°24′46″N 133°46′08″O / 68.4129, -133.7690 | 26,4° | ||
| Río Clyde | Clío | Río Clyde , Nunavut, Canadá | 70°29′12″N 68°30′13″O / 70.4867, -68.5037 | −55,6° | ||
| Piedra negra | libros | Blackstone , Virginia , Estados Unidos | 37°06′07″N 77°57′01″O / 37.1019, -77.9502 | -40,0° | Instituto Politécnico y Universidad Estatal de Virginia | Estados Unidos |
| Fuerte Hays Este | El | Hays , Kansas , Estados Unidos | 38°51′31″N 99°23′19″O / 38.8585, -99.3886 | 45,0° | ||
| Fuerte Hays Oeste | bueno | 38°51′32″N 99°23′25″O / 38.8588, -99.3904 | −25,0° | |||
| Bahía del ganso | GBR | Happy Valley-Goose Bay , Terranova y Labrador , Canadá | 53°19′04″N 60°27′51″O / 53.3179, -60.4642 | 5.0° | ||
| Capucha | Capucha | Kapuskasing , Ontario , Canadá | 49°23′34″N 82°19′19″O / 49.3929, -82.3219 | −12,0° | ||
| Isla Wallops | pared | Isla Wallops , Virginia , Estados Unidos | 37°51′27″N 75°30′36″O / 37.8576, -75.5099 | 35,9° | Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins | Estados Unidos |
| Stokkseyri | estorbar | Stokkseyri , Islandia | 63°51′37″N 21°01′52″O / 63.8603, -21.0310 | −59,0° | Universidad de Lancaster | Reino Unido |
| Cutlass de Þykkvibær /Islandia | pyk | Þykkvibær , Islandia | 63°46′22″N 20°32′40″O / 63.7728, -20.5445 | 30.0° | Universidad de Leicester | |
Machete Hankasalmi /Finlandia | Han | Hankasalmi , Finlandia | 62°18′50″N 26°36′19″E / 62.3140, -26.6054 | −12,0° | ||
| Longyearbyen | letra | Longyearbyen , Noruega | 78°09′13″N 16°03′39″E / 78.1535, -16.0607 | 23,7° | UNIÓN | Noruega |
| Este de Hokkaido | tonto | Hokkaido , Japón | 43°31′54″N 143°36′52″E / 43.5318, -143.6144 | 25,0° | Universidad de Nagoya | Japón |
| Oeste de Hokkaido | Enorme | 43°32′14″N 143°36′27″E / 43.5372, -143.6075 | −30,0° | |||
| Valle de Navidad Este | cve | Valle de Navidad , Oregón , Estados Unidos | 43°16′13″N 120°21′24″O / 43.2703, -120.3567 | 54.0° | Universidad de Dartmouth | Estados Unidos |
| Valle de Navidad Oeste | cvw | 43°16′15″N 120°21′31″O / 43.2707, -120.3585 | -20,0° | |||
| Hemisferio Sur | ||||||
| Nombre | Código | Ubicación | Coordenadas | Rumbo de puntería | Instituto (sitio web) | Nacionalidad |
| Cúpula C Este | dce | Estación Concordia , Antártida | 75°05′24″S 123°21′00″E / 75.090, -75.090; 123.350 | 115,0° | Instituto de Astrofísica Espacial y Planetología | Italia |
| Cúpula C Norte | dcn | 75°05′10″S 123°21′35″E / 75.086, -75.086; 123.3597 | -28,0° | |||
| Halley * | hal | Estación de investigación Halley , Antártida | 75°37′12″S 26°13′09″O / 75.6200, -26.2192 | 165,0° | Encuesta Antártica Británica | Reino Unido |
| McMurdo | mcm | Estación McMurdo , Antártida | 77°50′15″S 166°39′21″E / 77.8376, -77.8376; 166.6559 | 300,0° | Universidad de Alaska Fairbanks | Estados Unidos |
| Polo Sur | SPS | Estación del Polo Sur , Antártida | 89°59′42″S 118°17′28″E / 89.995, -89.995; 118.291 | 75,7° | ||
| SANAE * | San | SANAE IV , Vesleskarvet , Antártida | 71°40′37″S 2°49′42″O / 71.6769, -2.8282 | 173,2° | Agencia Espacial Nacional Sudafricana | Sudáfrica |
| Syowa Sur * | sistema | Estación Showa , Antártida | 69°00′39″S 39°35′24″E / 69.0108, -69.0108; 39.5900 | 159,0° | Instituto Nacional de Investigaciones Polares | Japón |
| Syowa Este * | sye | 69°00′31″S 39°36′01″E / 69.0085, -69.0085; 39.6003 | 106,5° | |||
| Kerguelen | querido | Islas Kerguelen | 49°21′02″S 70°15′59″E / 49.3505, -49.3505; 70.2664 | 168,0° | Centro Nacional de Investigaciones Científicas de Francia | Francia |
| TIGRE | tigre | Isla Bruny , Tasmania , Australia | 43°23′59″S 147°12′58″E / 43.3998, -43.3998; 147.2162 | 180,0° | Universidad La Trobe | Australia |
| TIGRE-Unwin | no-w | Awarua , cerca de Invercargill , Nueva Zelanda | 46°30′47″S 168°22′34″E / 46.5131, -46.5131; 168.3762 | 227,9° | ||
| Parque Buckland | bpk | Parque Buckland , Australia del Sur , Australia | 34°37′37″S 138°27′57″E / 34.6270, -34.6270; 138.4658 | 146,5° | ||
| Zhongshan | Zho | Estación Zhongshan , Antártida | 69°22′36″S 76°22′05″E / 69.3766, -69.3766; 76.3681 | 72,5° | Instituto de Investigaciones Polares de China | Porcelana |
* : Parte del Experimento de Radar Auroral del Hemisferio Sur
Cobertura
Hemisferio norte
- Debido a que la red SuperDARN evolucionó en Occidente durante el final de la Guerra Fría, la cobertura de las regiones árticas de Rusia es deficiente.
- Si bien no faltan posibles sitios para cubrir las regiones árticas de Rusia desde el norte de Europa y Alaska, la cobertura probablemente no sería de alta calidad.
- Aunque las universidades rusas han trabajado con la Universidad de Leicester e instalado un radar HF en Siberia, problemas de financiación nacional han limitado las operaciones del radar.
- El Instituto de Investigación Polar de China ha ampliado la cobertura de latitudes medias, bautizando la extensión de SuperDARN como "AgileDARN" [7].
Hemisferio Sur
- Aunque la Antártida está razonablemente bien cubierta, las regiones subantárticas no tienen una cobertura uniforme debido a la gran extensión del océano.
- La interoperabilidad del software de visualización en tiempo real de Java VM (donde ambos polos se pueden observar al mismo tiempo) aún es un trabajo en progreso.
Talleres anuales de SuperDARN
Cada año, la comunidad científica de SuperDARN se reúne para debatir sobre la ciencia, las operaciones, el hardware, el software y otros temas relacionados con SuperDARN. Tradicionalmente, este taller ha sido organizado por uno de los grupos de investigadores principales de SuperDARN, a menudo en su institución de origen o en otro lugar, como un sitio cercano a una instalación de radar. A continuación se incluye una lista de las ubicaciones de los talleres de SuperDARN y sus instituciones anfitrionas:
| Año | Evento | Institución anfitriona |
|---|---|---|
| 2023 | Blacksburg, Virginia, Estados Unidos | Instituto Politécnico de Tecnología de Virginia (VT) |
| 2019 | Fujiyoshida, Yamanashi, Japón | Instituto Nacional de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (NTIC) |
| 2018 | Banyuls-sur-Mer, Francia | L'Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP) |
| 2017 | San Quirico D'Orcia, Siena, Italia | Instituto de Astrofísica Espacial y Planetología (IAPS) del Instituto Nacional de Astrofísica (INAF) |
| 2016 | Fairbanks, Alaska, Estados Unidos | Instituto Geofísico, Universidad de Alaska Fairbanks |
| 2015 | Leicester, Reino Unido | Grupo de Física de Plasma Espacial y Radioeléctrico (RSPP), Universidad de Leicester |
| 2014 | Longyearbyen, Svalbard, Noruega | El Centro Universitario de Svalbard (UNIS) |
| 2013 | Moose Jaw, Saskatchewan, Canadá | Universidad de Saskatchewan |
| 2012 | Shanghái, China | Instituto de Investigaciones Polares de China |
| 2011 | Hanover, New Hampshire, Estados Unidos | Universidad de Dartmouth |
| 2010 | Hermanus, Sudáfrica | SANSA Space Science (anteriormente el Observatorio Magnético Hermanus, HMO) |
| 2009 | Cargèse, Córcega, Francia | El Centro Nacional de la Investigación Científica (CNRS) |
| 2008 | Newcastle, Nueva Gales del Sur, Australia | Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Universidad de Newcastle |
| 2007 | Abashiri, Hokkaido, Japón | Instituto de Investigación Ambiental Espacio-Tierra, Universidad de Nagoya |
| 2006 | Chincoteague, Estados Unidos | Laboratorio de Física Aplicada (APL) de la Universidad Johns Hopkins |
| 2005 | Cumbria, Reino Unido | Encuesta Antártica Británica (BAS) |
| 2004 | Saskatoon, Canadá | Universidad de Saskatchewan |
| 2003 | Kiljava, Finlandia | |
| 2002 | Valdez, Alaska, Estados Unidos | Instituto Geofísico, Universidad de Alaska Fairbanks |
| 2001 | Venecia, Italia | |
| 2000 | Beechworth, Victoria, Australia | Universidad La Trobe |
| 1999 | Reykjavik, Islandia | |
| 1998 | Tokio, Japón | Instituto Nacional de Investigaciones Polares (NIPR) |
| 1997 | Reserva de caza de Ithala, Sudáfrica | |
| 1996 | Ellicott City, Maryland, Estados Unidos | |
| 1995 | Madingley Hall, Cambridge, Reino Unido |
Referencias
- ^ ab Greenwald, RA (1 de febrero de 1995). "DARN/SuperDARN". Space Science Reviews . 71 (1–4): 761–796. Código Bibliográfico :1995SSRv...71..761G. doi :10.1007/BF00751350. S2CID 197458551.
- ^ abcdef Chisham, G. (1 de enero de 2007). "Una década de la Red de Radar Auroral Super Dual (SuperDARN): logros científicos, nuevas técnicas y direcciones futuras". Surveys in Geophysics . 28 (1): 33–109. Bibcode :2007SGeo...28...33C. doi : 10.1007/s10712-007-9017-8 .
- ^ Ruohoniemi, MJ "VT SuperDARN Home: Virginia Tech SuperDARN" . Consultado el 23 de febrero de 2015 .
- ^ "Onda de gravedad", Wikipedia , 8 de diciembre de 2022 , consultado el 17 de febrero de 2023
- ^ "SuperDARN". Virginia Tech . Consultado el 7 de enero de 2015 .
- ^ "APL forma parte de un equipo internacional que amplía la red de radar meteorológico espacial". Laboratorio de Física Aplicada de Johns Hopkins . 30 de agosto de 2009. Consultado el 7 de enero de 2015 .
- ^ "SuperDARN Workshop 2016". SuperDARN Workshop 2016 . Universidad de Alaska, Fairbanks . Consultado el 10 de agosto de 2016 .
Documentos de investigación
Artículos de investigación relacionados con SuperDARN y tecnologías relacionadas
- Operaciones de doble pulso con SuperDARN
- El radar TIGER, una extensión de SuperDARN
Visualización en tiempo real del radar SuperDarn
- Visualización de subprogramas Java en tiempo real (Ártico norteamericano)
Enlaces externos
Aquí se debe incluir a todas las universidades participantes. Como se trata de sitios de investigación en curso, estos enlaces están sujetos a cambios.
Estaciones del hemisferio norte
- Canadá: SuperDARN en la Universidad de Saskatchewan
- EE.UU.: SuperDARN en el Instituto Geofísico de la Universidad de Alaska
- EE.UU.: SuperDARN en Virginia Tech
- EE.UU.: SuperDARN en el Dartmouth College de New Hampshire
- Reino Unido: SuperDARN UK
Estaciones del hemisferio sur
- Australia: SuperDARN Tiger en la Universidad La Trobe
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