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Projecto PRIME:

O objetivo primordial do projeto exploratório Modelo Regional Português da Ionosfera - PRIME, consiste em desenvolver um protótipo de um modelo regional para simular e prever variações dos parâmetros ionosféricos, tais como o conteúdo de teor de electrões devido a eventos de meteorologia espacial.
A Meteorologia Espacial (ME) é um termo que engloba os fenômenos do espaço próximo da Terra (magnetosfera), da atmosfera da Terra (ionosfera, média e baixa atmosfera) e até na litosfera superior, relacionada com variações da atividade solar (flares, ejeções de massa coronais) e o meio interplanetário (p.ex, raios cósmicos).
A ME é um dos principais motores de perturbações ionosféricas que, por sua vez, podem afetar drasticamente a qualidade de sinal entre um receptor localizado na terra e satélites GNSS (sistemas de posicionamento global). Soluções de engenharia podem ultrapassar alguns destes problemas de propagação de sinal. No entanto, a previsão e o alerta atempado de potenciais eventos perigosos de ME são também essenciais para melhorar a qualidade dos serviços e sistemas baseados em GNSS, tais como operações com veículos autónomos (UAV) aéreos, marítimos ou terrestres, para prospecção de objetos de difícil localização ou locais inacessíveis, veículos autónomos desenvolvidos para transporte de bens e passageiros, procedimentos de aproximação baseados em GNSS para aviação civil, utilização de GNSS para operações de salvamento [1-2].
Os receptores de GNSS em si são uma fonte fidedigna de dados ionosféricos. Atualmente as regiões densamente povoadas estão cobertas por redes de receptores GNSS, tal como Portugal continental. Os dados de receptores GNSS podem ser utilizados para estimar parâmetros ionosféricos amplamente utilizados tais como o conteúdo total de electrões (TEC) e índices de cintilação (S4, sigma_phi ou ROTI - ratio de índices TEC).
As previsões dos parâmetros ionosféricos são baseadas na análise da reação da ionosfera a diferentes causas. Os modelos ionosféricos empíricos, baseados em dados observacionais e na análise estatística desses dados, como resposta da ionosfera a causas externas (flares, tempestades geomagnéticas e outros eventos como aquecimentos estratosféricos repentinos ou eclipses solares) têm vindo a ser desenvolvidos por diferentes grupos de investigação para os seus países. Em Portugal tal não se tem verificado, sendo os modelos inexistentes.

O PRIME propõe o desenvolvimento de um protótipo para um modelo empírico para previsão da variação do TEC para Portugal como resposta às condições de ME. Na modelação serão utilizados dados ionosféricos obtidos por receptores GNSS. A equipa de investigação do PRIME já testou um modelo simplista capaz de prever o TEC para Portugal continental utilizando parâmetros de ME como preditores [A]. Neste projeto será desenvolvido um sofisticado modelo baseado em redes neuronais [RN]. As RN serão treinadas com base em observações TEC e num conjunto de parâmetros de ME para prever variações de TEC entre 1 a 2 dias. Futuramente, já num projeto de desenvolvimento, este protótipo será ajustado e calibrado para ser utilizado em toda a região Portuguesa.
Portugal continental tem uma cobertura densa de receptores GNSS e as variações de TEC para esta região estão bem estudadas, quer por outros investigadores, quer pelos membros da equipa do PRIME [A-B, 3, 10]. Pelo contrário, o conhecimento das variações de TEC para as ilhas dos Açores e Madeira, são insuficientes devido à falta de dados observacionais da ionosfera. O segundo objetivo do PRIME é preencher esta lacuna e utilizar dados recentemente adquiridos para construir um modelo TEC para as ilhas. Este trabalho será em colaboração com a A-RAEGE-Az, uma associação privada sem fins lucrativos de natureza científica e tecnológica entre o Governo Regional dos Açores e a SATA, responsável pela estação geodésica (GNSS) de Sta Maria.
Os modelos TEC serão também desenvolvidos e testados em colaboração com a Present Technologies, uma empresa privada que está a desenvolver um serviço de alertas de ME para aviação civil (projeto SWAIR). Esta colaboração visa assegurar que o protótipo do modelo tem um valor comercial, podendo ser usado por pequenas e médias empresas.
O PRIME será desenvolvido no novo nodo do IA (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço) na UC, e contribuirá para o desenvolvimento de uma nova infraestrutura de investigação em Portugal, na formação de recursos humanos (estudantes de MSc e PhD) e também em estreita colaboração com investigadores estrangeiros de reconhecido mérito internacional (que participam como consultores). O PRIME contribuirá também para a promover a transferência do conhecimento entre unidades de ID e empresas.