Interdisziplinäres

Institut für Umweltsystemforschung


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Forschungsgruppe
Numerische Physik: Modellierung

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Skripte von B wie Bauphysik bis W wie Wind, Wasser, Wellen finden Sie hier

Forschungsprofil: Solar-Terrestrische Beziehungen

Die Sonne ist ein sehr variabler Stern, der in solaren Eruptionen große Mengen an Energie, Plasma und energiereichen Teilchen ausstößt. Solar-Terrestrische Beziehungen (oder kurz das Weltraumwetter) befassen sich mit den Konsequenzen dieser Emissionen auf die terrestrische (oder allgemeiner die planetare) Umwelt. Beispiele für diese Auswirkungen sind Polarlichter, Unterbrechungen von Kommunikations- und elektrischen Netzen, die Ionisation der Atmosphäre, den Abbau von Ozon oder die Verringerung der Genauigkeit von GPS-Signalen.

Unsere Forschungsfelder umfassen die Rolle von solaren Flares und Stoßwellen für die Beschleunigung und Ausbreitung energiereicher Teilchen.

  • die räumlichen und zeitlichen Muster atmosphärischer Ionisation durch die Wechselwirkung dieser Teilchen mit der Atmosphäre.
  • die geomagnetischen Konsequenzen dieser solaren Aktivität und deren Rolle für die Ionisation durch die energiereichen Teilchen.
  • die Validierung unserer Modelle unter Verwendung von Satellitendaten ebenso wie Bodenmessungen.
  • Extremereignisse, Risikoabschätzungen und Risikomanagement.

Unsere Methoden umfassen:

  • Monte Carlo Simulationen zur Modellierung der direkten Wechselwirkung der einfallenden Teilchen mit der Atmosphäre.
  • Datenbasierte Modelle zur Bestimmung der räumlichen und zeitlichen Einfallsmuster der Teilchen in die Atmosphäre.
  • Finite Differenzen Verfahren zur Modellierung von Teilchenausbreitung und –beschleunigung.
  • Stochastische Modelle und zellulare Automaten zur Simulation der solaren Aktivität auf langen Zeitskalen.
  • Verschiedene Verfahren zur Analyse großer Mengen von Satellitendaten zus Verifikation unserer Modelle sowie zur Integration von Datensätzen aus unterschiedlichen Quellen.

Unser Service für die wissenschaftliche Gemeinschaft ist das Community Model AIMOS data server: das Atmospheric Ionization Model OSnabrück liefert 3D- Ionisierungsraten für die Atmosphäre. Sein räumliches Auflösungsvermögen kann an eine Vielzahl von Modellatmosphären der gängigen Klimamodelle angepasst werden ebenso wie an die Gitter vieler Modelle zur Atmosphärenchemie. Das Modell gestattet auch ein vom Nutzer selbst definiertes räumliches Gitter.