Poster

Tutti i poster andranno affissi il giorno 21 Febbraio tra le 9.00 e le 10.30 e dovranno rimanere esposti.

Dimensioni poster: 90 cm L x 150 cm H

Poster Session

  • Mercoledi 21 Febbraio (15:15 - 16:15)
  • Giovedi 22 Febbraio (10.30 - 11.30)

Elenco Poster

[P01] Lucilla Alfonsi et al.- The ultimate ionospheric scintillation climatology over Svalbard

The paper presents an unprecedented description of the climatology of Total Electron Content (TEC) gradients and ionospheric scintillations over the Arctic derived from the longest GNSS (Global Navigation Satellite Systems) data series ever collected for this specific aim. A TEC and scintillation monitor receiver is working at Ny Ålesund since September 2003, sampling the L1 and L2 signals at 50 Hz from all the GPS satellites in view. The receiver monitors an area of about 600 km radius that includes the auroral and the cap regions. The exceptional length of the data series and the privilege site of observation allows describing the Arctic ionosphere along two solar cycles. Our analysis results into a detailed assessment of the long- term behaviour of the ionosphere under solar maximum and solar minimum conditions, including several periods of perturbed ionospheric weather caused by geomagnetic storms. Since November 2015, the station is equipped also with a multi-constellation GNSS receiver providing the opportunity to perform the ionospheric climatology from Galileo signals. The results offer a unique realistic picture of the ionosphere that cannot be derived from TEC and scintillations models, which generally fail when applied to the quite unpredictable high latitude ionosphere.

[P02] Marianna Balasco et al.- Robust analysis for the characterization of the Seismo-Electromagnetic Signals observed in Southern Italy

Marianna Balasco1, Gerardo Romano2, Agata Siniscalchi2 (1) Institute of Methodologies for Environmental Analysis, National Research Council of Italy, C.da Santa Loja, 85050 Tito (PZ), Italy. (2) Department of Earth and Geo-Environmental Science, University of Bari, Via Orabona 4, 70125 Bari, Italy.

The occurrence of electro-magnetic (EM) signals associated with the generation and propagation of mechanical perturbation in the subsoil is a matter of fact. In literature, cases in which Seismo-Electromagnetic Signals (SES) induced by earthquakes has been fortuitously recorded during magnetotelluric surveys, are quite frequent. The lack of a sufficiently large database of co-located EM and seismic data represent a strong limit to provide a guidance for many methodological and statistical issues frequently encountered in the analyses of observational studies. A systematic study on the SES and data analysis techniques is fundamental in order to define the characteristics of the signals. We present several EM signals coming from permanent magnetotelluric (MT) stations located in two different sites (Tramutola and Campotenese, Southern Italy) far from each other 45km. In particular, Tramutola magnetotelluric station (TRAM-MT station) is located in Agri Valley a sector of the Italian Southern Apennine that is among the most seismically active regions of the entire Mediterranean area. The last destructive event (M7) struck the area in 1857. TRAM-MT works since 2006 (with an interruption during 2014-2016); the EM time series there recorded have been analyzed with the main aim to monitor possible changes in the electric structure of the subsoil related to seismic events. With the same purpose, in September 2012, a second magnetotelluric station was installed in Campotenese site (CAMP-MT station) during a seismic swarm in Pollino region (2011-2012). On 25 October 2012 a Mw=5.2 earthquake occurred. At the time of the mainshock two MT monitoring stations are operating. The availability of co- located CAMP-MT and seismic station (LE 3D Lite Lennartz tri-axial velocimeter, managed by INGV) in the last phase of the seismic swarm (more than 2000 events with ML≥0.4 in three months around the mainshock) gave us a rare opportunity to study earthquake-related temporal patterns of electromagnetic signals potentially informative about ongoing seismogenic processes. In this study we investigate the characteristics of the electro-magnetic (EM) anomalies associated with the seismic wave passage. Thanks to the high sensitivity of the MT acquisition system (24 bit A/D converter) and to the corner frequency of the low magnitude earthquake, falling into a narrow frequency range (0.5–5 Hz), the SES detection is favorite. As evidenced by wavelet analysis, SES are located in a frequency range (1Hz) in which the amplitude of the power spectrum of the natural EM field as has a minimum, (the "MT dead band"). Here, we will present two different approaches to separate the contribution of the EM natural field from the SES: - the first one based on the wavelength analysis; - the second one based on the analysis of windowed variance estimates prior and after the SES occurrence.

[P03] Igino Coco et al. – Valutazione preliminare del rischio associato a eventi intensi di meteorologia spaziale sul territorio italiano

Le correnti geomagneticamente indotte (acronimo inglese: GIC) possono essere osservate al suolo in seguito a eventi di meteorologia spaziale con conseguenti forti variazioni del campo magnetico terrestre, e rappresentano un potenziale rischio per il normale funzionamento di infrastrutture quali reti elettriche, reti ferroviarie, gasdotti e oleodotti. Benché le nazioni maggiormente esposte al rischio siano quelle situate alle alte latitudini dove, in passato, il verificarsi di intense GIC ha danneggiato seriamente una parte delle reti elettriche, si è recentemente osservato che i fenomeni di meteorologia spaziale più intensi hanno dato luogo a intensa attività di GIC anche a medie e basse latitudini. In questo lavoro abbiamo calcolato il cosiddetto "Indice di GIC", un indicatore del campo geoelettrico che può essere facilmente stimato dai dati magnetici di un Osservatorio, allo scopo di valutare l'impatto di eventi importanti di meteorologia spaziale sul territorio italiano. Innanzitutto l'indice di GIC è stato utilizzato per mostrare come questo impatto vari in funzione della latitudine durante la famosa tempesta di San Patrizio; sono stati dunque utilizzati i dati degli Osservatori magnetici di Castello Tesino (TN), Duronia (CB) e Lampedusa (AG), per coprire l'intera estensione in latitudine del nostro paese. A seguire, gli Osservatori magnetici di più lungo corso, L'Aquila e Castello Tesino, sono stati considerati per una stima dell'indice di GIC su più di vent'anni di osservazioni. E' stata dunque fatta una caratterizzazione preliminare del rischio a cui la rete elettrica italiana potrebbe essere esposta, mostrando come, durante periodi di attività geomagnetica particolarmente intensa, livelli di GIC oltre la soglia di pericolo possono fluire nella rete, specialmente alle latitudini più alte nel Nord Italia. Infine, nella prospettiva di sviluppare strategie di mitigazione del rischio, è mostrata un'analisi preliminare basata sulla "time-delayed mutual information" volta ad individuare le quantità fisiche rilevanti per la previsione                                    di    aumenti di       GIC                              potenzialmente                       dannosi.

[P04] Giuseppe Consolini et al. – Turbolenza, intermittenza e complessità nelle regioni delle FAC

Consolini (1) in collaborazione con: I. Coco (2), P. De Michelis (2), F. Giannattasio (2), M.F. Marcucci (1), V. Quattrociocchi (1) e R. Tozzi (2) (1) INAF-Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali, Roma, Italy (2) Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Roma, Italy

 

In natura la turbolenza è un fenomeno estremamente diffuso e che svolge un ruolo fondamentale in molti processi fisici di trasporto e diffusione. Nell’ambito dei plasmi spaziali, sia interplanetari che magnetosferici, la turbolenza è stata osservata in moltissime regioni dello spazio circumterrestre. Questa è, inoltre, nota giocare un ruolo fondamentale nell’ambito del riscaldamento e dell’accelerazione dei plasmi spaziali. Recenti studi sulla natura delle fluttuazioni magnetiche nelle regioni della ionosfera polare [De Michelis et al, 2015, 2017] hanno mostrato che la natura di queste fluttuazioni è caratterizzata da proprietà di invarianza di scala ed è compatibile con il verificarsi di processi di trasporto turbolenti. Ciò è particolarmente vero nel caso delle fluttuazioni magnetiche associate a quelle regioni ove sono osservate le FAC. In questo lavoro preliminare, utilizzando i dati dei satelliti Swarm dell’ESA viene investigata la natura intermittente delle fluttuazioni nelle regioni della ionosfera polare interessate dalle FAC e la natura della turbolenza in quelle regioni. Il quadro emergente è discusso nell’ambito della natura complessa della dinamica del sistema magnetosfera- ionosfera.

[P05] Dario del Moro et al. – P-DBM model for CME propagation

The forecast of the time of arrival of a Coronal Mass Ejection (CME) to Earth is of critical importance for our high-technology society and for any future manned exploration of the Solar System. As critical as the forecast accuracy is the knowledge of its precision, i.e.: the error associated to the estimate. We propose a statistical approach for the computation of the time of arrival using the Drag-Based Model by introducing the probability distributions, rather than exact values, as input parameters, thus allowing the evaluation of the uncertainty on the forecast. We test this approach using a set of CMEs whose transit times are known, and obtain extremely promising results: the average value of the absolute differences between measure and forecast is 8.5h, and 66% of these residuals are within the estimated errors. We are realizing a real-time implementation which ingests the outputs of automated CME tracking algorithms as inputs to create a database of events useful for a further validation of the approach                              and                       for                              timely           warnings.

[P06] Rossana De Marco et al. – A Machine Learning Technique Applied to Plasma Measurements: Protons and Alpha Particles Identification

We present a new technique to separate alpha particles from protons in the data collected by an electrostatic analyzer of top-hat type. This type of sensor has been adopted for the payload of several missions dedicated to study space plasmas. A top-hat analyser is able to measure the particles’ energy-per-charge and their incoming direction, giving the possibility to reconstruct the particles velocity distribution function. However, if this sensor is not accompanied by a time-of-flight section it cannot distinguish among different kinds of ions with different mass and charge. Nevertheless, adopting specific fitting procedures it is possible to discriminate, at the most, alpha particles from protons. In this work we show, for the first time, an alternative procedure based on machine learning algorithms that we are developing for a possible use on space plasma measurements.

[P07] Cinzia Di Lorenzo et al. – A long term geomagnetic deep sounding analysis from a two-dimensional magnetometer array in Central Italy

C. Di Lorenzo, P. Palangio, A. Zirizzotti and C. Bianchi
Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Italy

A long term (about four years, from 2013 to 2017) Geomagnetic Deep Sounding analysis was conducted in an area surrounding L’Aquila (central Italy), the city seriously damaged by the 6 April 2009 earthquake. 1 Hz sampled data from an array of three magnetic stations (CLB, PGN, and PRT) were used for this purpose. The inductive response of subsoil to magnetic variations due to magnetospheric Pc3 Pc4 micropulsation sources (10-50 mHz) was analysed computing the amplitude and position of the tipper arrow. The results revealed a 2D electrical structure for all the three measurement sites. The real tipper, which is related to the inductive reactance of subsoil, indicates a geoelectric discontinuity with an orientation of about ~160° relative to the magnetic North. This orientation matches the typical seismic fault alignment in the area investigated. According to an extremely simplified RL circuit model, some electrical properties of subsoil are
also deduced.

[P08] Paolo Bagiacchi et al. – Il nuovo portale e data base degli osservatori geomagnetici INGV: miglioramenti e utilities per l’utente.

I dati degli osservatori geomagnetici gestiti dall’INGV vengono raccolti in un database MySQL. Il database è stato sviluppato una decina di anni fa ed è implementato su un server INGV sul quale risiede anche il portale per la visualizzazione e la distribuzione dei dati geomagnetici. Il database è stato completamente rivisto, ristrutturato e implementato con nuove funzioni e facility per l’utente. La nuova struttura, diversamente dalla precedente versione, visualizza i dati in tempo reale ed integra tutte le informazioni relative al nuovo sistema di monitoraggio del campo magnetico terrestre, rendendo il sito ed il database il punto di partenza per l’analisi dati e la distribuzione dei medesimi. In particolare sul portale è possibile visualizzare le componenti ed il modulo del campo magnetico terrestre per un qualsiasi intervallo temporale su singolo osservatorio o comparando i dati acquisiti da diversi osservatori. Il sito permette il download dei dati in vari formati su un intervallo temporale definito dall’utente e genera automaticamente su richiesta i bollettini mensili degli osservatori, completamente aggiornati rispetto alla versione precedente e completi di indici K locali. Gli indici K vengono calcolati automaticamente usando il software distribuito da Intermagnet, Kasm, che utilizza il metodo dello adaptive smoothing, ampiamente testato con successo su anni di dati dalla comunità IAGA. Questo indice viene calcolato per la produzione dei bollettini e viene fornita una stima in tempo reale per il giorno in corso. Infine è in fase di test l’implementazione di un sistema di caratterizzazione tri-oraria delle condizioni di attività magnetica e di ALERT per la segnalazione in tempo reale di eventi con alta attività magnetica.

 

[P09] Francesco Flora et al. – Una bussola solare per la determinazione precisa e veloce del Nord geografico

Per misurare con grande accuratezza il Nord geografico i sistemi più utilizzati oggi sono rappresentati dai GPS e dalle bussole giroscopiche. Entrambi questi dispositivi presentano, però, degli inconvenienti, gli uni legati alla precisione del segnale GPS e le altre alla lentezza della misura. Inoltre, l’accuratezza, sia dei GPS che delle girobussole, diminuisce qualora siano utilizzati in zone di latitudine molto elevata, cioè lontane dall’equatore. L’ENEA ha sviluppato e brevettato una bussola solare compatta, economica e di elevata precisione che non risente di tali problemi. Essa, sfruttando una soluzione semi-analitica delle leggi di Keplero, fornisce, istante per istante, l’angolo di azimut del Sole, noti il tempo vero e le coordinate geografiche del luogo. Tramite un dispositivo elettro-ottico, la bussola determina l’angolo tra il suo piano principale e quello del Sole e, di conseguenza, la direzione del Nord geografico. La misura avviene in meno di un secondo e l’accuratezza sperimentale della bussola è di circa 0.01 gradi, confrontabile con quella di sistemi molto più costosi e complessi. Tra le possibili applicazioni di questa bussola vi è la misura dell’allineamento di impianti solari a concentrazione, l’uso per rilievi topografici, l’installazione di sistemi radar, l’orientamento di mezzi mobili su altri pianeti e così via. In questo lavoro saranno illustrati i risultati ottenuti congiuntamente da ENEA e INGV in occasione dell’ultima spedizione antartica, durante la quale la bussola è stata utilizzata per verificare l’allineamento del traguardo collocato presso la base Concordia e utilizzato per la misura della declinazione magnetica.

[P10] Alessandro Ippolito et al. – Caratterizzazione delle anomalie della frequenza critica foF2 registrate dall’osservatorio ionosferico di Roma durante il minimo degli ultimi tre cicli solari

Viene presentato un lavoro condotto nell’ambito del progetto LIMADOU-Scienza, finanziato dall’Agenzia Spaziale Italiana (ASI), sulla caratterizzazione delle anomalie della frequenza critica foF2, osservate durante gli anni di minimo degli ultimi 3 cicli solari. Sono state prese in considerazione osservazioni orarie del parametro foF2, registrate dall’osservatorio ionosferico di Roma. E’ stato calcolato un valore di background per il parametro foF2, calcolando la mediana mobile a 27 giorni dei valori osservati dalla ionosonda di Roma. Si è proceduto quindi, col calcolare la deviazione dei valori orari di foF2 dal background, secondo la formula δf=( fhourly -fbackground ) / fbackground . Una distinzione tra moderati e forti disturbi del parametro foF2, sia positivi che negativi, è stata effettuata. Per ciascuna anomalia osservata, è stato condotto uno studio sulle condizioni geomagnetiche associate, considerando I valori dell’indice geomagnetico ap e dell’indice auroale AE. In questo lavoro viene presentato un catalogo delle anomalie del parametro ionosferico foF2, alcune delle quali analizzate nel dettaglio, fornendo una possibile spiegazione fisica dei meccanismi coinvolti.

[P11] Monica Laurenza et al. – Modello ESPERTA per la previsione degli eventi di particelle energetiche solari

Il modello ESPERTA (acronimo di "Empirical model for Solar Proton Event Real Time Alert") è stato sviluppato per prevedere gli eventi di protoni energetici solari (acronimo SPE) che raggiungono un’intensità di picco ≥10 pfu (cioè gli eventi ≥S1, dove S1 si riferisce alla classe “ minor” della scala NOAA delle tempeste di radiazione) a energie > 10 MeV. I parametri di input di ESPERTA sono relativi al brillamento solare associato a ogni evento SPE: la longitudine eliografica, la fluenza del brillamento nei raggi molli nella banda 1-8 Å e la fluenza radio a ~ 1 MHz. La valutazione di ESPERTA ha fornito una probabilità di rivelazione (POD) del 62% per tutti gli eventi ≥S1, dal 1995 al 2014, con un tasso di falso allarme (FAR) del 39% e un tempo di avviso medio (minimo) di ~ 4,8 (0.4) h. Inoltre, il modello ESPERTA è stato modificato per prevedere solo eventi con intensità massima > 100 pfu (cioè gli eventi ≥S2 della scala NOAA, da moderati ad estremi), che producono notevoli impatti sia biologici che spaziali e sulla propagazione di HF nelle regioni polari. In questo caso, le misure di verifica delle prestazione di ESPERTA ottenute sono le seguenti: POD del 75% e un FAR del 24% per l'intervallo 1995-2014, con un tempo di avviso medio (minimo) di ~ 1,7 (~ 0,2) h in base alle previsioni fatte al tempo di superamento della soglia S1. Le migliori prestazioni di ESPERTA per gli eventi ≥S2 riflette la cosiddetta “big-flare symdrome”, che postula che le varie manifestazioni associate ai brillamenti solari aumentano con l’aumentare dell’intensità dei brillamenti. Ad esempio, la velocità delle espulsioni di massa coronale, un indicatore chiave dell'energia coinvolta nell’ eruzione solare, ha un valore mediano di 1289 km s per gli eventi              S1               vs.              1743        km/s       per                gli         eventi  ≥S2.

[P12] M. Laurenza et al. – The importance of ground-based cosmic ray observations for Space Weather

AUTORI: M. Laurenza(1) and C. Plainaki(2)

(1) INAF - IAPS, via del Fosso del Cavaliere, 100, 00133, Rome, Italy

(2) ASI – Italian Space Agency, Via del Politecnico snc, 00133 Rome, Italy

Both solar and galactic cosmic rays are ionizing radiation components affecting the terrestrial environment, representing a hazard condition and even producing biological effects on the human body. Thus, continuous cosmic ray observations as performed by Neutron Monitors (NM) are crucial for Space Weather Science and operations. For instance, the data recorded by the worldwide Neutron Monitor network during Ground Level Enhancement (GLE) events are a useful resource for space weather modeling during solar extreme events. As an example, we discuss how the application of the Neutron Monitor Based Anisotropic GLE Pure Power Law (NMBANGLE PPOLA) model (Plainaki et al. 2010) can lead to the derivation of the characteristics of the relativistic solar cosmic ray (also called solar energetic particles) flux, at some point of the near-Earth magnetosphere, during a GLE event. Technically, this is achieved through treating the NM network as an integrated omnidirectional spectrometer and solving the inverse problem. We focus on the analysis of the results obtained for two different GLEs, i.e. on 15 April 2001 and on 17 May 2012. We also discuss the long-term variability of cosmic ray data recorded by the Rome NM from 1957 to present, and present some future ideas on the use of NM-data in a Space Weather perspective.

[P13] Anna Milillo et al. – New perspectives of Energetic Neutral Atom imaging technique for Space Weather science

A systematic monitoring of solar and geomagnetic activities (known as “space weather” science) is crucial in the Space Weather Awareness Programme domain. Energetic Neutral Atoms (ENAs) are usually produced from plasma ions by charge-exchange with a neutral background gas, therefore they originate from locations in space where an energized plasma and a cold neutral background gas co-exist. Since ENAs travel virtually unperturbed for very long distances they can be used for remote sensing of space plasma populations, for objects ranging from planetary magnetospheres at all scales to the quite distant heliospheric termination shock. ENAs are ubiquitous in space environment and their study opens a new window on various phenomena in space plasmas with a promise to qualitatively improve our understanding of global magnetospheric and heliospheric processes. This work proposes a novel idea of application of the ENA technique: the ENA imaging of the Sun in the MeV energy range (0.5 to 10 MeV, namely HENA) providing a reliable alerting trigger for intense Solar Energetic Particle (SEP) events.

 

[P14] Paolo Giovanni Palangio et al. – Analysis of the 27-day cycle of the geomagnetic field during the past 50 years related to solar rotation

Solar disturbance such as large solar flares and coronal mass ejections, produce a complex electromagnetic interactions with Earth's magnetosphere, giving rise to a sharp increase in the ring current and geomagnetic storms development. This phenomena is influenced by solar rotation because Earth intersects long-lived, fast solar wind streams. These emanate from coronal holes that have expanded to low heliospheric latitudes and rotate with the equatorial photosphere every 25 days. As Earth orbits the sun such that it intersects the same stream every                           27 days,   giving  recurrent                     geomagnetic                storms.

 

[P15] Mirko Piersanti et al. – September 2017, Geomagnetic Storm: Geomagnetically Induced Currents

The space environment near Earth, is constantly subjected to changes in the solar wind flow generated at the Sun. Examples of effects resulting from this variability are the occurrence of powerful solar disturbances, such as coronal mass ejections (CMEs). The impact of CMEs on the Earth’s magnetosphere very often greatly perturbs the geomagnetic field causing the occurrence of geomagnetic storms. Such extremely variable geomagnetic fields trigger geomagnetic effects measurable not only in the geospace but also in the ionosphere, upper atmosphere, and at ground. For example, during extreme cases, rapidly changing geomagnetic fields generate intense geomagnetically induced currents (GICs). Intense GICs can cause dramatic effects on man-made technological systems, such as damage to high- voltage power transmission transformers leading to interruption of power supply, and/or corrosion of oil and gas pipelines. These space weather effects can in turn lead to severe economic losses. In this work, we discuss the GIC effects in mid and low latitudes regions during the last September 2017, Geomagnetic Storm.

[P16] Enkelejda Qamili et al. – La missione Swarm verso il quinto anno di operazioni
[P17] Giorgio Savastano et al. - Variometric approach from ground to ionosphere: the VARION approach
Giorgio Savastano (1) (2), Michela Ravanelli (1),  Attila Komjathy (2), Olga Verkhoglyadova (2) and Mattia Crespi (1). 1 Geodesy and Geomatics Division, DICEA, “Sapienza” University of Rome 2 JPL/Caltech, Pasadena, USA Earthquakes and tsunamis are known to generate atmospheric waves, i.e acoustic and gravity waves, able to propagate up to the ionosphere, causing perturbations in the total electron content (TEC). Here we present a new application of the variometric approach: the VARION algorithm. It is able to estimate sTEC (slant TEC, TEC on the line of sight satellite-receiver) values in real-time. It is based on single time differences of geometry-free combinations of GPS carrier-phase measurements, using a standalone GPS receiver and standard GPS broadcast products (orbits and clocks corrections) that are available in real time [Savastano et al., 2017]. In particular, we present two applications in a real-time scenario of the VARION algorithm: the Travelling Ionospheric Disturbances (TID) associated to the Haida Gwaii Tsunami of 28 October 2012 and the Coseismic Ionospheric Disturbances (CID) associated to the Illapel earthquake of 16 September 2015. The obtained results well show the variations in sTEC values connected with the two events. Savastano, G., Komjathy, A., Verkhoglyadova, O., Mazzoni, A., Crespi, M., and Yong,W. (2016), Real-time detection of tsunami ionospheric disturbances with a stand-alone GNSS receiver: A preliminary feasibility demonstration, Scientific Reports 7
[P18] Mauro Regi et al. – ULF geomagnetic activity and the dynamics of the atmosphere at high latitudes

We investigated the possible coupling between geomagnetic activity and the low atmosphere dynamics in the polar cap. To this purpose, we compared the ULF geomagnetic activity, computed from geomagnetic field measurements at Terra Nova Bay (Antarctica, corrected geomagnetic latitude λ ~ 80°S), with several atmospheric parameters (temperature, zonal wind, specific humidity and cloud cover) obtained from re-analysis dataset, for the years 2003- 2007. We found a statistically significant correspondence of temperature and zonal wind fluctuations in the stratosphere and troposphere (greatly reduced at the tropopause height) with geomagnetic ULF power fluctuations at the ~27 day periodicity, related to the Sun’s rotation period. A clear relationship between the atmospheric parameters and the polar cap potential difference was also observed. We also found that the atmospheric parameters significantly change following the increase of geomagnetic activity within 1-2 days. These changes, in particular in the specific humidity and temperature, are more evident when the interplanetary magnetic field is oriented southward with the azimuthal component duskward. We suggest that both the precipitation of electrons induced by ULF activity, and the intensification of the polar cap potential difference, modulating the microphysical processes in the clouds, can affect the atmosphere conditions.

 

[P19] Vincenzo Romani et al. – Operational space weather for aviation

PECASUS (Pan-European Consortium for Aviation Space weather User Services) proposes to establish a global space weather information service that will be based on seamless and committed collaboration by a consortium of European countries possessing both existing operational capability and leading expertise in the Space Weather impact areas defined by ICAO (International Civil Aviation Organization). ICAO’s highest interest are: GNSS reliability, HF-communication, and radiation levels at aviation altitudes. The information and services required for safe and efficient aircraft operations, according to the provisions of Annex 3 “Meteorological Services for International Air Navigation” Amendment 78, will be provided by centres located around the world designated by ICAO. The working principle for the centres is to provide impact-based products that aeronautic users can employ for actionable decision- making. The countries forming the PECASUS consortium are Finland (Lead), Belgium, UK, Poland, Germany, Netherlands, Italy, Austria, and Cyprus. Each country expressed to ICAO the support for the PECASUS Consortium recognising the FMI the leading entity. ENAC, the Italian Civil Aviation Authority, formally notified to ICAO the intention to support this initiative and in particular INGV participation to PECASUS. Finland, as lead country has requested a formal audit of the consortium, to be considered in the context of the ICAO process of the designation of global space weather information service. The PECASUS warnings and alerts will be distilled from a Near-Real-Time (NRT) base of observations, data products, and modeling results that come from federated sources. INGV is one of the members of the PECASUS consortium and it is contributing with its longstanding experience in the field. In particular a selection of nowcasting and forecasting products, included in ICAO’s requirements, are given in NRT at operational level. In this paper the authors introduce the aim of PECASUS and briefly describe the products included in the proposed global space weather                information                                                      service.

[P20] Lucia Santarelli et al. – A view from geomagnetic observation points along the 80°S parallel in Antarctica

L. Santarelli, S. Lepidi, L. Cafarella, D. Di Mauro

Contributions to the knowledge of the Earth’s magnetism from polar regions is extremely important to understand the magnetospheric dynamics because local field lines reach extreme magnetospheric regions where the interactions with the solar wind occurs. The Earth’s magnetic field shows temporal variations which go from seconds to hundreds of thousands of years. We study low frequency fluctuations (approximately in the Pc5 range, ~1-7 mHz). INGV has a consolidated experience in Antarctic research activities and in management of permanent geomagnetic observatories as Mario Zucchelli (MZS, at Terra Nova Bay) and Concordia (DMC, at DomeC) stations, as well as temporary installations as Talos Dome (TLD), installed during 2007-2008 Antarctic campaign and working for a few months. The availability of simultaneous measurements from MZS, TLD and SBA (Scott Base), allows to make an interesting comparison in that the three stations are located approximately at the same geomagnetic latitude (~ 80°S), with approximately 2 hours total displacement in magnetic local time. This location is particularly useful to study the signal propagation in the azimuthal direction. We review the results obtained so far from the analysis of diurnal variation, coherence, power and propagation direction of Pc5 pulsations observed along the 80°S geomagnetic parallel, underlying the importance of such observational point, in anticipation of the future installation of a new geomagnetic station at TLD.

[P21] Luca Spogli et al. – Comportamento irregolare della ionosfera di bassa latitudine rilevato con le proprietà multi scala dei segnali GNSS

Nella ionosfera di bassa latitudine, la formazione di irregolarità della densità del plasma presenta un comportamento regolare in condizioni quiete dello spazio circumterrestre. Infatti, la morfologia del campo magnetico e l'elettrodinamica della ionosfera terrestre consentono la formazione delle Equatorial Plasma Bubbles (EPB) nelle successive al tramonto locale. Le EPB si formano in una regione di circa ± 15 ° / 20 ° in latitudine magnetica intorno all'equatore magnetico, cioè in corrispondenza della posizione attesa delle creste dell’anomalia ionosferica equatoriale (EIA). Le irregolarità ionosferiche incorporate nelle EPB possono portare a fluttuazioni casuali dell'ampiezza dei segnali transionosferici (scintillazioni ionosferiche), come quelli emessi dai Global Navigation Satellite Systems. Gli eventi solari disturbano il comportamento regolare del sistema magnetosfera-ionosfera, portando a un'intensificazione o una soppressione delle irregolarità ionosferiche che producono scintillazioni. Durante la stessa tempesta, l'inibizione e l'intensificazione delle scintillazioni ionosferiche possono simultaneamente verificarsi, a seconda dell'ora locale dell'arrivo della tempesta. I campi elettrici che penetrano dalle latitudini aurorali e disturbano l'elettrodinamica ionosferica sono comunemente evidenziati come i principali responsabili delle scintillazioni inibite e/o intensificate. Nel presente lavoro, abbiamo analizzato dati di scintillazione ionosferica acquisiti da un ricevitore per scintillazioni operante a San Miguel de Tucumán (Argentina), cioè sotto la cresta meridionale dell'EIA. Nello studio ci si è concentrati sulla variabilità temporale multi- scala e sulla relazione causale tra i fattori forzanti dal geospazio e la risposta ionosferica. Evidenziamo qui le condizioni che portano all'esacerbazione o all'inibizione della scintillazione della banda L del GPS.

[P22] Roberta Tozzi et al. – Analisi statistica delle differenze nell’intensità totale del campo geomagnetico misurata dai magnetometri scalari e vettoriali a bordo della costellazione Swarm
Sin dalle prime misure di campo geomagnetico effettuate a bordo dei satelliti della costellazione Swarm è emersa una discrepanza tra l’intensità totale del campo misurato dal magnetometro scalare (ASM) e quella ricostruita dalle misure del magnetometro vettoriale (VFM). Una dettagliata analisi di questo fenomeno ha portato il team di Swarm ad individuare in un malfunzionamento del magnetometro vettoriale la causa principale del problema. I dati magnetici vettoriali sono stati corretti tramite un modello empirico di disturbo correlato con l’angolo di incidenza del Sole sul satellite. In questo modo la differenza osservata tra l’intensità del campo geomagnetico misurata dai due differenti strumenti è diminuita significativamente aumentando così la qualità del dato vettoriale messo a disposizione della comunità scientifica.
In questo lavoro è stata analizzata la discrepanza tra l’intensità totale del campo misurato dal magnetometro scalare (ASM) e quella ricostruita dalle misure del magnetometro vettoriale (VFM) prima e dopo la correzione introdotta dal team Swarm. L'utilizzo della tecnica di analisi nota come "empirical mode decomposition" ha evidenziato  come  la correzione eseguita sul dato magnetico non sia stata, in realtà, in grado di rimuovere  il segnale di disturbo ma solo di attenuarne l'ampiezza. I modi fondamentali  del disturbo magnetico sono risultati  inoltre simili a quelli propri  delle fluttuazioni di temperatura dell’unità elettronica del VFM lasciando così supporre che il disturbo correlato con l’angolo di incidenza del Sole sia ancora presente nei dati magnetici vettoriali corretti. Quest'ultima ipotesi è stata investigata utilizzando il metodo della "time-delayed mutual information". Quanto trovato ha contribuito a comprendere meglio le caratteristiche fisiche del disturbo magnetico concorrendo a migliorare il modello proposto per la correzione del dato magnetico.
[P23] Roberta Tozzi et al. – Stima della densità di corrente nella ionosfera tramite l’uso di dati magnetici vettoriali registrati a bordo dei satelliti Swarm

Nell’ambito delle relazioni Sole-Terra lo studio delle correnti elettriche che fluiscono nella ionosfera e nella magnetosfera terrestre riveste un ruolo particolarmente importante. Nuovi metodi per affrontare questo tipo di ricerca sono ora possibili grazie alla innovativa geometria della costellazione di satelliti Swarm lanciati dall’ESA a fine 2013. Le misure vettoriali del campo magnetico terrestre eseguite a bordo di due dei tre satelliti Swarm orbitanti a quote diverse consentono, ad esempio, di ricostruire, su larga scala spaziale, la densità delle correnti elettriche che fluiscono nella ionosfera. Questo è possibile tramite una procedura matematica che permette di calcolare il rotore del campo magnetico a partire dai dati misurati dai satelliti Swarm A e B, che orbitano rispettivamente a circa 460 e 520 km di altezza. La disponibilità di una grande quantità di dati, inoltre, rende possibile investigare le proprietà di tali correnti in funzione di diversi parametri. In questo lavoro viene presentata e discussa la dipendenza che la densità delle correnti ionosferiche presenta nei confronti delle stagioni, dell’attività geomagnetica e del campo magnetico interplanetario.

[P24] Lorenzo Trenchi et al. – ESA Field Aligned Currents – Methodology Inter – Comparison Exercise

ESA provides two different estimates of the Field Aligned Currents (FACs) from Swarm magnetic field data, based on single or dual-spacecraft approach: - single spacecraft FAC products, based on 1 Hz magnetic field data, which provide three individual products for each of the three satellites - dual spacecraft FAC product, based on 1 Hz magnetic field data collected by the lower pair (Swarm A and Swarm C), low pass filtered at 20 seconds time scale in order to meet the time stationarity assumption. Various ESA projects are developing new methods to compute the FACs and the ionospheric currents from Swarm data. Also several proposals in response to the first ESA Swarm Call for Ideas for new data products and services (May 2016) focussed on FACs, suggesting possible new approaches to estimate FAC densities and quality indicators. In order to identify a possible evolution of the present FAC products, and / or potential new FAC products and FAC quality indicators, ESA organized a FAC Methodology Inter-comparison Exercise (FAC-MICE), which consisted in a comparison of the different FAC methods, based on a test dataset of 28 Swarm auroral crossings. This comparison allowed to highlight the strenghts of the various approaches, suggesting that several FAC products are useful for different purposes. This presentation illustrates the main results of this comparison, and the implementation of an open source platform for user definable FAC calculation

[P25] Aldo Winkier et al. – Fifteen years of magnetic monitoring of PM at INGV (Rome, Italy): key results, new directions and outreach activities

Following the original impulse from the MAG-NET European project (1999-2002), the INGV paleomagnetic laboratory has been involved in many research activities about the magnetic properties of particulate matter (PM), ranging from biomonitoring studies on leaves and lichens to analyses on filters from air monitoring stations and dusts emitted by cars. These results have often been presented during public outreach events; moreover, teams of secondary school students have conducted surveys of the magnetic properties of leaves in Rome, thus introducing rock-magnetism basics while raising awareness of urban environmental pollution. This review aims to stimulate the integration of rock magnetic methods with technical, biological and medical aspects, to ensure new perspectives and wide applications to this field of research.