Ein neues Weltraumwettermodell sagt zuverlässig Stürme aus hochenergetischen Teilchen voraus, die schädlich für viele Satelliten und Sonden sind, welche sich im äußeren Strahlungsgürtel der Erde bewegen. Eine kürzlich im Journal Space Weather veröffentlichte Studie beschreibt detailliert, wie das Modell eine eintägige Vorwarnzeit vor einem Sturm aus Elektronen mit ultrahohen Geschwindigkeiten geben kann. Diese Elektronen werden oft als “Killer-Elektronen” bezeichnet, weil sie Navigations-, Kommunikations- und Wetterbeobachtungssatelliten beeinträchtigen können. Dies ist das erste Mal, dass Forscher diese Killer-Elektronen in der gesamten Region des äußeren Strahlungsgürtels erfolgreich vorhergesagt haben.
“Die wachsende Abhängigkeit der Gesellschaft von moderner Infrastrukturtechnologie macht uns besonders anfällig für die Folgen des Weltraumwetters”, sagte Yue Chen vom Los Alamos National Laboratory, der Hauptautor der Studie. “Wenn unsere GPS- oder Kommunikationssatelliten versagen, könnte das weitreichende, negative Auswirkungen auf alles haben – vom Luftverkehr bis zu Banktransaktionen. Das Weltraumwetter genau vorhersagen zu können, ist seit langer Zeit ein Ziel. Dieses Modell ist ein großer Schritt vorwärts, um das tun zu können.”
Am Erdäquator beginnt der äußere Strahlungsgürtel, auch bekannt als der äußere Van-Allen-Gürtel, etwa 12.800 Kilometer über der Erdoberfläche und endet jenseits von 48.000 Kilometern Höhe. Schnelle, hochenergetische Elektronen innerhalb dieses Gürtels sind bekannt für ihre enorme Variabilität, weshalb sie extrem schwer vorherzusagen sind. Das gilt insbesondere während Sonnenstürmen, wenn neue Teilchen von der Sonne in die Weltraumumgebung der Erde eindringen.
Dieses Modell nutzt den einzigartigen Ansatz und verbindet die Punkte zwischen der Killer-Elektronenpopulation und den Messungen, die von einem geosynchronen Satelliten des Los Alamos National Laboratory und von einem Satelliten der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) in einem niedrigen Erdorbit gemacht wurden. Durch das Hervorheben einer Korrelation zwischen den Elektronen und den Satellitenmessdaten aus dem niedrigen Erdorbit konnten Chen und seine Kollegen die informationellen Auslöser identifizieren, die für Vorhersagen benötigt werden. Daraus konnten sie ein verlässliches Modell entwickeln, um die Veränderungen von hochenergetischen Elektronen innerhalb des äußeren Strahlungsgürtels vorherzusagen.
“Wir sind sehr aufgeregt aufgrund des Potenzials für zukünftige Verbesserungen an diesem Modell”, sagte Chen. “Je mehr Forschung und Verfeinerungen wir anwenden, desto größer wird das Potenzial für uns, um bessere Vorhersagen mit längeren Vorwarnzeiten vor dem Eintreffen neuer Killer-Elektronen zu machen.”
Abhandlung: “PreMevE: New Predictive Model for Megaelectron‐Volt Electrons Inside Earth’s Outer Radiation Belt” von Chen, Y., Reeves, G. D., Fu, X., & Henderson, M. (2019), Space Weather, 17.
(THK)
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