HELIO4CAST - Solving the Bz problem in heliospheric weather forecasting

Sonnenstürme sind für die Wissenschaft immer noch ein Rätsel. Das Ziel dieses Projekts ist es, deren Eigenschaften besser zu bestimmen. Damit könnten bessere Vorhersage-Modelle für Polarlichter oder geomagnetisch induzierte Ströme entwickelt werden. Die moderne Gesellschaft wird von Technologien im Weltraum immer abhängiger, und die Vorhersage extremer Wetterbedingungen im Weltraum wichtiger.

Ein großes ungelöstes Problem des Weltraumwetters ist die Vorhersage des Sonnenwindes am Lagrange 1 Punkt des Sonne-Erde Systems, insbesondere seiner Geschwindigkeit und der Nord-Süd-Komponente (Bz) des Magnetfeldes. Die Kenntnis der künftigen zeitlichen Entwicklung des Sonnenwinds würde es uns ermöglichen, Modelle für magnetosphärische Prozesse wie Polarlichter, die Strahlungsgürtel, die Ionosphäre, oder die in Stromleitungen induzierten Ströme mit einer viel höheren Zuverlässigkeit und Vorhersagezeit zu betreiben, als dies derzeit möglich ist.

Unsere moderne Gesellschaft hängt zunehmend von weltraumgestützter Technologie ab, und die Vorhersage extremer Weltraumwetterbedingungen auf der Erde ist daher von entscheidender Bedeutung. Unsere Hypothese besteht darin, dass wir die stärksten Bz-Felder in magnetischen Flussröhren in koronalen Massenauswürfen (CMEs) der Sonne mit einer neuartigen Kombination von sehr schnellen, semi-empirischen Modellen mit unserer neuen HELIO4CAST-Simulation vorhersagen können, die in der Lage ist, Millionen von Ensemble-Mitgliedern innerhalb von Minuten zu berechnen.

Aufgrund der Kohärenz der Flussröhren wird es möglich sein, geomagnetische Stürme mit Vorlaufzeiten von 12 Stunden oder mehr vorherzusagen. Zur Klärung ungelöster Probleme in Bezug auf die globale Form und die magnetische Struktur von CMEs hat sich zu Beginn des Sonnenzyklus Nummer 25 mit den erfolgreichen Start und dem Betrieb von Solar Orbiter, Parker Solar Probe und BepiColombo ein neues Zeitfenster eröffnet, in dem eine noch nie dagewesene Flotte von Raumfahrzeugen zur Untersuchung von CMEs zur Verfügung steht. Eine bahnbrechende Anzahl von neuartigen Beobachtungen, die Solar Orbiter Raumsonde, die zum ersten Mal Bilder aus höheren Breitengraden liefert, und noch nie dagewesene in situ Daten der Parker Solar Probe nahe der Sonne werden zu neuen Entdeckungen führen.

Diese einzigartigen Beobachtungen im Sonnenwind werden auch unser Wissen über stellare CMEs vertiefen. Das Team wird von einem erfahrenen PI geleitet, der über das erforderliche breite wissenschaftliche Fachwissen verfügt. Dieses ERC-Projekt bietet eine unkonventionelle, direkte Rückkopplungsschleife zwischen der Beantwortung offener wissenschaftlicher Fragen und der Anwendung von Vorhersagen in Echtzeit, die entscheidende Fortschritte auf dem Weg zu einer zuverlässigen Vorhersage des Weltraumwetters in unserem täglichen Leben bringen wird.