Physical Processes Governing Energy and Momentum Flows on Multiple Scales in Near-Earth Space Using a First-principles-based Data Assimilation System (DAS) for the Global Ionospher

使用基于第一原理的全球电离层数据同化系统 (DAS) 控制近地空间多尺度能量和动量流的物理过程

基本信息

  • 批准号:
    1329544
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 130万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2013
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2013-05-01 至 2019-04-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This grant is for partial support of a project selected and funded under the 2012 NASA-NSF partnership for Space Weather Modeling Collaborations. It is a collaborative effort, led by Utah State University and with participation also from University of Southern California and NASA Jet Propulsion Laboratory. The objective is to first combine multiple existing first principles ionospheric data assimilation models to develop a modular Data Assimilation System (DAS) capable of modeling the global Ionosphere-Thermosphere-Electrodynamics (ITE). Next, a Multi-model Ensemble Prediction System (MEPS) will be constructed for modeling the I-T-E system that incorporates the existing data assimilation models with different physics, numerics, and initial conditions. MEPS will allow ensemble modeling with different data assimilation models for specific science studies and applications. MEPS will be modular so that it can be coupled to lower atmosphere (weather) models and to first-principles-based magnetosphere models. Hence, MEPS can take account of upward propagating tides, planetary waves, and gravity waves. Since MEPS reconstructions will be consistent with the available I-T-E measurements, self-consistent ion outflows, convection E-fields, precipitation, currents, etc., can be provided to magnetosphere models for inputs and/or validation. The modular architecture also means that data assimilation models (ionosphere, thermosphere, electrodynamics) developed by others can be easily incorporated in MEPS. In addition, MEPS will include different data assimilation models for specific parts of the near-Earth space domain, which will allow ensemble modeling of specific events with several different data assimilation models. The MEPS data assimilation models will be made available to the scientific community so that others can study the I-T-E system with state-of-the-art data assimilation models. The use of these models will lead to a paradigm shift in how basic physical processes are studied in near-Earth space.When completed, the MEPS model (with component data assimilation models; ionosphere, ionosphere-plasmasphere, thermosphere, high-latitude ionosphere-electrodynamics, and mid-low latitude ionosphere-electrodynamics) will be delivered to the Community Coordinated Modeling Center (CCMC) for access by the scientific community and eventual transition to use for operational space weather forecasting. The results of this effort will help provide a several hour predictive capability for the ITE that is a high priority national space weather need. Graduate students at USU will participate in the project
该赠款是为了部分支持一个根据2012年NASA-NSF合作伙伴而用于太空天气建模合作的项目。 这是由犹他州立大学领导的合作努力,也来自南加州大学和NASA喷气推进实验室。 目的是首先结合多个现有的第一原理电离层数据同化模型,以开发能够建模全球电离层 - 心痛 - 电子 - 电子动力学(ITE)的模块化数据同化系统(DAS)。 接下来,将构建一个多模型集合预测系统(MEP),用于建模I-T-E系统,该系统将现有数据同化模型与不同的物理,数字和初始条件结合在一起。 MEP将允许通过不同的数据同化模型进行集合建模,以用于特定的科学研究和应用。 MEP将是模块化的,以便可以将其与较低的大气(天气)模型和基于第一原理的磁层模型耦合。因此,MEP可以考虑到向上传播的潮汐,行星波和重力波。由于MEPS的重建将与可用的I-T-E测量值一致,因此可以向磁层模型提供输入和/或验证的磁层模型,因此可以将I-T-E的测量,对流电子场,降水,降水,电流等一致。模块化体系结构还意味着数据同化模型(电离层,热层,电动力学)可以很容易地纳入MEP中。此外,MEP将为近地太空域的特定部分提供不同的数据同化模型,这将允许使用几种不同的数据同化模型对特定事件进行集合建模。 MEPS数据同化模型将提供给科学界,以便其他人可以使用最先进的数据同化模型研究I-T-E系统。这些模型的使用将导致近距离研究基本物理过程的研究方式。 (CCMC)用于科学界的访问和最终的过渡,用于用于操作空间天气预报。 这项工作的结果将有助于为ITE提供几个小时的预测能力,这是国家空间天气需求的很高优先级。 USU的研究生将参加该项目

项目成果

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