AVIDOS-SPE-Nowcast
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Kurzinformation über das Projekt
Die Strahlenbelastung auf Flughöhe wird namentlich durch die galaktische kosmische Strahlung (GCR – Galactic Cosmic Rays) bestimmt, dabei müssen aber auch die sporadisch auftretenden energetischen solaren Ereignisse (SEP - Solar Energetic Particles) berücksichtigt werden.
Diese selten auftretenden Ereignisse können für kurze Zeit zu stark erhöhter Strahlung in der Erdatmosphäre und auch auf der Erdoberfläche führen (Ground Level Enhancement – GLE). Die Vorhersage von erhöhter Strahlenbelastung an Bord von Flugzeugen ist von großer Bedeutung für Fluggesellschaften und für die Flugzeugindustrie in Bezug auf den Strahlenschutz und der Risikoverminderung für den Verlust der Radiokommunikation oder der Navigationssignale sowie Fehler an der Bordelektronik.
Verschiedene Hilfsmittel ermöglichen schon heute eine zuverlässige Vorhersage der erwarteten Strahlendosis auf Flughöhe durch die GCR, wogegen Versuche der Nowcasting der Strahlenbelastung durch SEPs erst begonnen haben. Seibersdorf Laboratories hat Vor-hersagen der GCR und erste Versuche der Nowcasting bei SEP Ereignissen in ihrer Applikation AVIDOS implementiert, die durch Seibersdorf Laboratories zur Verfügung bereitgestellt werden (ESA Space Weather Portal: http://swe.ssa.esa.int/web/guest/avidos-federated).
Der aktuelle Ansatz für Nowcasting von SEP verwendet die Daten einer einzelnen Neutronenmonitorstation. Dieses Vorgehen hat deutliche Grenzen, die Abschätzung der Strahlenbelastung ist nur innerhalb eines großen Unsicherheitsbereichs möglich. Zudem wird in diesem Modell angenommen, dass der Fluss von SEP in Erdnähe isotrop ist, was während der Anfangs- und Hauptphase eines GLEs meist nicht der Fall ist.
Die Vorhersage der Strahlendosis durch SEP ist wegen den komplexen Eigenschaften von GLEs und ihrem zufällig Auftreten, welches heute nicht vorhersagbar ist, extrem schwierig. In einem Literaturstudium werden wir die Verwendbarkeit der Daten von verschiedenen Neutronenmonitorstationen des weltweiten Netzwerkes zusammen mit Messungen von Satellitendaten untersuchen, um die gegenwärtigen Einschränkungen des Nowcast von SEP Ereignissen zu verbessern. Wir beabsichtigen einen Nachweis der Machbarkeit zu machen, d.h. Durchführung von Berechnungen der Strahlenbelastung in der Atmosphäre während einem ausgewählten GLE. Zudem werden wir potentielle Engpässe identifizieren, um diesen Ansatz in einer automatischen Anwendung in Echtzeit zu realisieren.
In einem wissenschaftlichen Workshop werden wir die Bedürfnisse für ein Nowcast von SEPs mit Spezialisten des Gebietes diskutieren. Wir werden die Art der benötigten Daten beschreiben, d.h. die potentiellen Quellen sowie die Modelle, welche für eine zuverlässige Vorhersage der Strahlungsumgebung in der Erdatmosphäre während GLEs benötigt werden. Die Ergebnisse dieses Projekts werden die Möglichkeiten des Nowcasts von SEP Ereignissen verbessern und somit die Implementierung in eine entsprechende Applikation vorbereiten. Das zweite Ziel ist eine Roadmap zu erstellen von erforderlichen wissenschaftlichen Bemühungen und Raumfahrtmissionen, um Modelle und Daten für künftige SEP-Prognosen bereitzustellen.
