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Réunion ANR IODISSEE TOULOUSE 11-12 Janvier 2010 ----------------------------------- Lionosphère aux basses et moyennes latitudes: Observations DEMETER.

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1 Réunion ANR IODISSEE TOULOUSE Janvier Lionosphère aux basses et moyennes latitudes: Observations DEMETER M. Malingre 1, J.J. Berthelier 2 1 Laboratoire de Physique des Plasmas (LPP), Saint-Maur 2 Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales (LATMOS), Saint-Maur

2 Plan Instabilities of the nightside equatoriel ionosphere Response of the nightside equatorial ionosphere to strong magnetic storms. Equatorial plasma bubbles. Plasma blobs (density enhancements).

3 Lionosphère équatoriale (secteur h TL) Couplage atmosphère neutre- plasma ionosphérique Fort gradient de densité (18-20h TL) Champ Bo horizontal Perturbations de latmosphère neutre (ondes de gravité, …) Développement dinstabilités (Rayleigh- Taylor,...) Formation dirrégularités 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.

4 Rayleigh-Taylor instability plasma bubbles (Kelley, The Earths ionosphere, 1989)

5 conditions for instability g // - grad n (E o +U n xB) x B // grad n Linear growth rate of the generalized Rayleigh –Taylor instability eastward E gravity neutral wind x (upward) z (along Bo) y eastward

6 Lionosphère équatoriale (secteur h TL) durant les orages magnétiques Pénétration du champ E dorigine magnétosphérique durant la phase initiale de lorage E est x Bo remontée du maximum de la région F à des altitudes qui peuvent atteindre 1000 km Développement de linstabilité de Rayleigh-Taylor Formation de bulles de plasma km en direction est-ouest km le long de Bo Grandes structures obervées par Demeter où la densité du plasma est inférieure de ~ 2 à 3 ordres de grandeur à celle du plasma ambiant

7 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

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9 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.

10 Equatorial plasma bubbles during magnetically quiet times Magnetically quiet period: Kp=1+

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13 = k.Vs (Doppler) spectre en k des irrégularités Pour f=100 Hz L~70 m en direction parallèle et 7 m en direction perpendiculaire

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15 Plasma blobs

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18 Conclusions Existence dune turbulence électrostatique dans la bande Hz associées aux plasma bubbles et plasma blobs = k.V s (Doppler) échelles spatiales des irrégularités de densité Demeter composition du plasma: O+,H+,He+, NO+ Influence de lactivité solaire (IMF B, E), orages magnétiques Perturbations de E iono effets sur le développement des irrégularités - E lié à la dynamo vent solaire/magnétosphère (phase de croissance de lorage) - E lié à la perturbation de la dynamo ionosphérique (phase de recouvrement de lorage) Importance dun modèle de E iono pour le transport des ions


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