Neuer Algorithmus verbessert Vorhersagen von Weltraumwetter

MOSKAU / MÜNCHEN (IT BOLTWISE) – Ein neuer Algorithmus, entwickelt von Wissenschaftlern des Skolkovo Institute of Science and Technology und anderen Institutionen, verspricht signifikante Verbesserungen in der Vorhersage von Weltraumwetterereignissen.

Die Vorhersage von Weltraumwetter, insbesondere von Hochgeschwindigkeits-Sonnenwindströmen (HSS), ist entscheidend für den Schutz von Satelliten und anderen Technologien im Weltraum. Ein Team von Forschern unter der Leitung von Tatiana Podladchikova hat einen Algorithmus entwickelt, der die Vorhersagegenauigkeit dieser Phänomene erheblich verbessert. Der Algorithmus nutzt Daten von Koronallöchern, insbesondere deren Breite und heliographische B0-Winkel, um die Geschwindigkeit der HSS besser vorherzusagen.

Koronallöcher sind Regionen mit geringer Dichte in der Sonnenkorona, in denen offene Magnetfelder es geladenen Teilchen ermöglichen, mit Geschwindigkeiten von 400 bis 800 km/s zu entweichen. Die Forscher fanden heraus, dass kleinere Koronallöcher in höheren Breiten schmalere Ströme erzeugen, was zu Geschwindigkeitsvariationen im Heliosphärenraum führt. Diese Erkenntnisse wurden in einen Algorithmus integriert, der Vorhersagen am L1-Lagrange-Punkt auf Basis von Daten vom L5-Punkt ermöglicht.

Der Algorithmus nutzt historische Daten der STEREO-Mission, wobei STEREO-B den L5-Punkt simuliert und STEREO-A oder die Erde als L1 fungiert. Dies führte zu einer Reduzierung des mittleren quadratischen Fehlers von 75,4 km/s auf bis zu 58 km/s in einigen Fällen. Der Korrelationskoeffizient für die Vorhersagen der Sonnenwindgeschwindigkeit erreichte beeindruckende 0,88, was die Zuverlässigkeit der Methode unterstreicht.

Die Vorhersagezeiten für HSS reichten je nach Trennwinkel und Sonnenwindgeschwindigkeit von 1,5 bis 6,8 Tagen. In der Konfiguration von STEREO-B zu STEREO-A betrugen die Vorhersagezeiten 3,04 bis 6,67 Tage, was deutlich besser ist als kürzere Konfigurationen wie STEREO-B zur Erde. Diese Verbesserungen sind entscheidend für frühzeitige Warnungen vor geomagnetischen Stürmen, die durch HSS verursacht werden.

Die Ergebnisse der Studie stehen im Einklang mit der vorgeschlagenen Vigil-Mission, einer auf L5 basierenden Weltraumwetterbeobachtungsstation. Die Position von L5 bietet einen frühen Blick auf Koronallöcher, bevor sie sich zur Erde drehen, und verbessert so die Vorhersagefähigkeiten erheblich. Die Robustheit des Algorithmus wurde über verschiedene Phasen der Sonnenaktivität und Raumfahrzeugkonfigurationen hinweg validiert.

Kleinere Koronallöcher erzeugen ungleichmäßige Sonnenwindströme, was zu größeren Geschwindigkeitsunterschieden zwischen den Beobachtungspunkten führt. Größere Koronallöcher verteilen den Sonnenwind gleichmäßiger aufgrund eines Sättigungseffekts, wobei offene Magnetfelder in Koronallöchern geladene Teilchen beschleunigen und die Heliosphäre formen.

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