Lokale und zeitliche Strukturen von Plasma-Irregularitäten in der F Region der äquatorialen Ionosphäre

Äquatoriale Plasmairregularitäten (EPBs, von englisch: equatorial plasma bubbles) sind röhrenförmige oder flächig ausgedehnte Strukturen mit verringerter Elektronendichte, die an der Unterseite der F-Region der Ionosphäre nach Sonnenuntergang in Äquatornähe entstehen. EPBs sind ein Phänomen mit hoher Relevanz für unsere hochtechnologische Gesellschaft, weil sie zu steilen Gradienten in der ionosphärischen Elektronendichte führen. HF-Radiowellen die diese Irregularitäten durchqueren werden gebrochen und gestreut. Dies kann zum Ausfall der Radiokommunikation oder von Satellitennavigationssystemen wie GPS oder Galileo führen. Während wir ein gutes Verständnis von der zeitlichen und räumlichen Verteilung der Auftrittswahrscheinlichkeit von EPBs haben, sind die zugrundeliegenden physikalischen Mechanismen und ihre kurzfristigen zeitlichen und tag-zu-tag Veränderungen noch nicht erklärbar. Die wissenschaftlichen Instrumente der Swarm Mission ermöglichen hochauflösende Messungen von verschiedenen ionosphärischen Parametern wie Elektronen- und Ionentemperature, Elektronendichte, Magnetfeld und elektrisches Feld sowie Ionendrift.
Damit können EPBs von nur einer Messplattform aus umfassend charakterisiert werden. Wir nutzen ebenso den Konstellationsflug der drei Satelliten gezielt aus, um Effekte an der Grenze zwischen den Irregularitäten und der umgebenden Ionosphäre zu untersuchen.
Auch die Ausbreitungsgeschwindigkeit und Neigungsrichtung der Irregularitäten soll durch die simultanen Beobachtungen untersucht werden. Wir gehen im Besonderen folgenden Fragen nach: (1) Welche Randbedingungen in der Ionosphäre fördern oder schränken das Wachstum von EPBs ein? (2) In welche Richtung fließt die elektromagnetische Energie in der EPB Struktur (Poynting-Vektor)? (3) Welche Bedeutung hat das Gleichgewicht zwischen dem magnetischen Druck, dem Plasmadruck und dem Druck des Neutralgases innerhalb der EPB Struktur und an seiner Grenzfläche?Um das Verständnis der räumlichen und zeitlichen Strukturen weiter zu verbessern, werden wir die Satellitenbeobachtungen auch mit Radarbeobachtungen kombinieren. Wir werden ebenso Vergleiche mit Ergebnissen aus physikalischen Modellen (first principle models) durchführen, um die physikalischen Prozesse, die hinter den Beobachtungen stehen, zu identifizieren.Dieses fachlich breit angelegte Vorgehen in Zusammenarbeit mit internationalen Kollegen betrachten wir als notwendig, um die Wachstumsmechanismen der Plasmairregularitäten in der äquatorialen F-Schicht-Ionosphäre zu verstehen. Gleichzeitig wird die Analyse von Positionsfehlern der GPS-Sensoren auf den Swarm-Satelliten zu einer direkten Verbindung zu Forschungsrichtungen und Anwendungen führen, die im Fokus anderer Projekte des Schwerpunktprogrammes stehen.

Die Aufgaben des Projektes liegen hauptsächlich im Prozessieren und der Analyse von Beobachtungsdaten des Erdmagnetfeldes und der oberen Atmosphäre durch die Swarm Satellitenmission. Diese Ergebnisse sollen mit Bodenstationsdaten und/oder Ergebnissen von Simulationen verglichen werden. Das Projekt erforscht die physikalischen Eigenschaften der Irregularitäten in Bezug auf Entstehungsmechanismen, Randbedingungen, Struktur und typische Skalenlängen.

Aufgaben:

• Prozessieren und Analysieren von Satellitenbeobachtungen des Erdmagnetfeldes, der Elektronendichte und unterstützender Parameter
• Nutzung der Mehrparametermessungen und des Konstellationsaspektes der Swarm Satellitenmission
• Interpretation der Swarm-Beobachtungen zusammen mit anderen Daten und/oder Modellergebnissen

Weitere Informationen

Unternehmen

Helmholtz Gemeinschaft

Bereich/Abteilung

Deutsches GeoForschungsZentrum (GFZ)

Abschlussart

Dissertation

Ansprechpartner/in

Für telefonische Rückfragen steht Ihnen Frau Kirsch unter +49 (0)331 288-28787 gerne zur Verfügung.

Branche

Forschung und Entwicklung

Anforderungen

• Master in Geophysik, Meteorologie, Physik oder ähnlichen Fachgebieten
• gute Programmierkenntnisse
• grundlegende Englischkenntnisse in Schrift und Sprache

Zusatzinformationen

Startdatum: Freitag, 01. Januar 2016
Befristung: 2+1 Jahre
Vergütung: EG 13 TVÖD-Bund (Ost)
Arbeitszeit: Teilzeit (75%, derzeit 29.25h/Woche)
Ort: Potsdam

Es erwartet Sie eine abwechslungsreiche und anspruchsvolle Tätigkeit in einem von spannenden Forschungsprojekten geprägten internationalen Arbeitsumfeld. Dem GFZ ist die Vereinbarkeit von Beruf und Familie ein besonderes Anliegen. Aus diesem Grund besteht die Möglichkeit flexibler Arbeitszeit- und Arbeitsplatzgestaltung. Zudem befindet sich eine Kindertagesstätte auf dem Forschungsgelände.

Das GFZ ist als Partner bei Geo.X (www.geo-x.net) hervorragend mit anderen Einrichtungen der Geowissenschaften in Potsdam und Berlin vernetzt. Diese europaweit größte regionale Bündelung geowissenschaftlicher Kompetenz bietet erstklassige Kooperations- und Entwicklungsmöglichkeiten.

Chancengleichheit ist fester Bestandteil unserer Personalpolitik. Daher begrüßen wir Bewerbungen von qualifizierten Frauen sehr. Bewerbungen von Schwerbehinderten werden bei gleicher Eignung bevorzugt behandelt.

Wir freuen uns auf Ihre aussagekräftige Bewerbung bis zum 31. Oktober 2015 unter Nennung der Kennziffer 87/23/15 D