Multi-Satelliten Rekonstruktion der Elektronendichte-Verteilung in der Ionosphäre und Plasmasphäre (MuSE)

• Antragstellerin: Dr. Tatjana Gerzen, seit 4/2018
• Fachliche Zuordnung: Physik und Chemie der Atmosphäre ; Physik des Erdkörpers
• Förderung: Förderung seit 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 273481272

Die Ionosphäre ist der ionisierte Teil der Erdatmosphäre, der sich zwischen ca. 60 und 1000 km über der Erdoberfläche erstreckt und in die Plasmasphäre übergeht. Die Photoionisation der Gase erfolgt primär durch solare EUV- und Röntgenstrahlung. Die Erdgeosphäre reagiert auf die Sonnendynamik durch mannigfaltige Veränderungen in der Magnetosphäre, Plasmasphäre, Ionosphäre und Thermosphäre, welche durch komplexe Kopplungsprozesse miteinander in Wechselwirkung stehen. Das Beobachten und Verstehen dieser Prozesse ist von großem Interesse für die Geophysik. Die Elektronendichte der Ionosphäre und Plasmasphäre beeinträchtigt die Übertragung trans-ionosphärischer Radiowellen. Die räumliche und zeitliche Rekonstruktion der Plasmadichte ist deshalb von großer praktischer Bedeutung, insbesondere für Navigations-, Fernerkundungs- und Kommunikationssysteme. Unser Projekt hat das Ziel zum besseren Verständnis der Struktur und Dynamik der Ionosphäre und Plasmasphäre sowie deren Kopplungsprozesse beizutragen. Im Einzelnen konzentrieren sich die Arbeiten auf die Entwicklung einer Methode zur Rekonstruktion des Elektronendichtegehalts der Ionosphäre und Plasmasphäre durch Assimilation von LEO Satellitendaten sowie Einbindung anderer indirekter Zusatzinformationen. Von wesentlicher Bedeutung ist hierfür die Weiterentwicklung des Plasmapausen-Position-Modells auf der Grundlage der SWARM Daten und die Einbeziehung dieses Models in den Rekonstruktionsprozess. Die erzielten Ergebnisse werden mithilfe unabhängiger Elektronendichte-Messungen und Whistler Daten validiert. Anschließend wird das Potenzial der Rekonstruktionen demonstriert und bewertet. Hierfür werden ausgewählte Weltraumwetter-Ereignisse in Kooperation mit anderen Projekt-Teams des DFG Schwerpunktprograms DynamicEarth analysiert.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1788: Study of Earth system dynamics with a constellation of potential field missions
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Hermann Lühr
• Ehemaliger Antragsteller: Dr. Stefan Heise, bis 4/2018