Ørsted SatellittenIndsatsområder og eksempler på resultater

Peter Stauning. DMI. Februar 2004. pst@dmi.dk

Model name Degree/order of main field

Deg/order of secular variations

Deg/order ofexternal field

References

IGRF2000 13 8 0 Olsen, Sabaka and Tøffner-Clausen, Earth, Planets and Space, 52, 1175-1182, 2000.

Ørsted Initial Field Model (OIFM)

19 8 0 Olsen et al., Geoph. Res. Lett., Vol.27, No. 22, p. 3607 - 3610, Nov. 15, 2000.

Ørsted Main and Secular Variation Model (OSVM)

29 13 0 Olsen, Geophys. J. Int., 149, 454-462, 2002.Lowes & Olsen, Proceedings of the OIST4 meeting, submitted 2002

CHAMP-Oersted (CO2) Model

29 13 2 Holme & Olsen, Proceedings of the First CHAMP Science Meeting, CNES 2001.

Comprehensive Model CM3e_J-2

65 13 Sabaka et al, Geophys. J. Int., 151, 32-68, 2002.

Ørstedsatellitens indsatsområder og nogle af dens resultater:

Geomagnetiske Referencefeltmodeller

Magnetfeltets tidsvariationer

Styrken af Jordens magnetfelt ved model fra 1980 er vist med farvekode. Magnetfeltet ved den seneste model (IGRF2000), der bygger på Ørsteds data Denne figur viser forskellene opstået gennem 20 år mellem de to modeller

Dynamoprocesser inde i Jorden

Vertikal komposant af magnetfeltet ved ”Core-Mantle Boundary” (CMB) i 3000 km’s dybde ud fra den Ørsted-baserede IGRF2000 magnetfeltmodel.

Gennemsnitlig ændring (nT/år) fra Magsat til Ørsted (gennem 20 år) i modeller for magnetfeltet ved Core-Mantle Boundary (CMB).

Beregnede strømninger i kernematerialet ved CMB i 3000 km’s dybde [Hulot et al., 2000].

Magnetiske anomalier i Jordskorpen

Figuren viser en global model for den samlede inducerede og remanente magnetisering i jordskorpen bestemt ud fra bl.a. Ørsteds præcise magnetiske målinger.

Magnetiske anomalier i jordskorpen bestemt ud fra Ørsteds skalardata [Maus, 2003]

Strømsystemer i Rummet

Eksempel på ”Power Spectrum” i række-udviklingen af det geomagnetiske felt.

Bemærk ”knæet” ved led over 13. orden. Det skiller bidrag fra den flydende kærne i ca. 3000 km’s dybde fra bidrag, der stammer fra jordskorpen (fra Cain et al.).

Anvendelse af Amperes Lov til bestemmelse af ”Cross-Polar” strømme som funktion af solvindens elektriske felt. [Stauning and Primdahl, 2000]

Polar fordeling af magnetiske perturbationer og ”Field-aligned currents” FAC intensiteter under ”Northward Bz” (NBZ) forhold i solvindens magnetfelt. [Stauning, 2002]

FAC udledt fra Ørsted data. Case: -5<IMF BX<+5, -

2<BY<2 nT, -5<BZ<-2 nT, 300<VSW<600 km/s,

3<DSW<10 p/ccm, Sommersæson

Energirig stråling i Rummet. Strålingsskader på satellitter

”World plots” med registrering af ”Error Detection and Correction” (EDAC) events i Ørsteds CDH computere (sorte ”dots”) og intensitet af energirig stråling (i farvekode) målt med Ørsteds CPD partikeleksperiment. Til højre styrken af den energirige stråling i to kanaler (medium og høj energi). Ved medium energi ses nordlyszonerne. Ved høje energier kun den Sydatlantiske anomali.

Atmosfære-profilering med GPS (elektronindhold, temperatur og vanddampindhold)

Ørsted modtager til stadighed signaler fra GPS satellitterne. Ved de såkaldte ”okkultationer” kan signalvejen passere ned gennem atmosfæren fra toppen til Jordens overflade. Ørsteds GPS præcisionsmodtager (TurboRogue) detekterer de små ændringer i signalets fase og styrke, som skyldes atmosfærens indflydelse. Fra disse målinger beregnes en profil af atmosfærens temperatur og indhold af vanddamp.

Eksempel på Ørsteds GPS måling af atmosfærens temperatur-profil. Den røde kurve er baseret på Ørsteds data. Den anden kurve er tegnet med data fra det europæiske vejrcenter ECMWF i England. Disse data er bl.a. baseret på målinger med talrige radiosonde-balloner.

Sådanne målinger kan muligvis revolutionere meteorologernes dataindsamling og forbedre forudsigelser af vejr og klima

DMI’s indsats i og udbytte af Ørstedprojektet

Ørsted Satellitten

Peter Stauning. Danmarks Meteorologiske Institut. Februar 2004. pst@dmi.dk

For DMI har Ørstedprojektet givet talrige videnskabelige landvindinger samt erfaringer og kompetence på adskillige væsentlige områder:

Ørstedsatellitten som teknisk og organisatorisk bedrift

Ørstedsatellitten er en betydelig teknisk bedrift - satellitten blev kåret af Ingeniørforeningen til en ærefuld 4. plads i konkurrencen om "Det 20. århundredes største danske tekniske bedrift" (efter Valdemar Paulsens radiosender, Storebælts forbindelsen og den Transiranske jernbane) - og dens forskningsmæssige resultater er enestående.

Men satellitprojektet kan også fremhæves som en organisatorisk bedrift. Det er på enestående vis lykkedes DMI at formidle et tæt samarbejde om et stort rumprojekt mellem universiteter og andre offentlige institutioner og et antal private virksomheder samt en række internationale organisationer og institutioner.

Det nationale samarbejde har foruden Danmarks Meteorologiske Institut omfattet tre universiteter (Danmarks Tekniske Universitet, Københavns Universitet, Aalborg Universitet), foruden Dansk Rumforskningsinstitut, Ingeniørhøjskolen Københavns Teknikum, og otte industrivirksomheder (Terma A/S, CRI, Copenhagen Optical Company Aps, DCC International, Innovision, Per Udsen Co, Rescom og Ticra) og Danmarks Meteorologiske Institut.

Det internationale samarbejde har omfattet de store rumforskningsorganisationer NASA, ESA, CNES og DLR samt mere end 40 universiteter og forskningsinstitutioner verden over.

Ørsted er en jordobservationssatellit

Ørstedsatellitten indgår i udforskningen og overvågning af miljø, ressourcer og andre forhold på vor planet. Foruden de mange forskningsmæssige aspekter ved projektet har satellittens observationer mange praktiske og samfundsrelevante anvendelser. Således skal de magnetiske målinger give forskerne data til forskellige teoretiske undersøgelser af indre og ydre kilder til Jordens magnetfelt, men den præcise kortlægning af magnetfeltet har talrige praktiske anvendelser i forbindelse med forskellige former for navigation og andre formål, som spænder fra kortlægning af havstrømme til udnyttelse af jordskorpens magnetiske forhold i geologiske undersøgelser af olie- og mineralforekomster.

Ørstedprojektets største landvindinger kan sammenfattes i følgende punkter:

Ørsteds præcise magnetiske målinger har leveret basis for Internationale Geomagnetiske Referencefeltmodeller og bliver anvendt såvel til udvikling af geodynamo-modeller som til kortlægning af geomagnetiske anomalier i jordskorpen.

Ørstedsatellittens magnetiske målinger er anvendt ved kortlægning af strømsystemer i rummet og i studier af solvindens kobling med Jordens øvre atmosfære.

Ørsteds målinger af den energirige partikelstråling har givet ny viden om strålings problemer for computere på satellitter i Jordens strålingsbælter eller over Polarområdet under soludbrud.

Målinger med Ørsteds GPS-instrumentering har bidraget til udvikling af GPS-baserede atmosfære-sonderinger for meteorologiske anvendelser.

Med basis i Ørsteds målinger er over 200 tekniske og faglige publikationer og proceedings-artikler udgivet eller er under udgivelse i internationale tidsskrifter.

DMI’s rolle i Ørstedprojektet omfatter bl.a. følgende opgaver:

Videnskabelig ledelse og koordination af Ørsted-projektet

Varetagelse af det Internationale samarbejde i Ørstedprojektet (OIST)

Drift af Ørsted Videnskabelige Datacenter

Drift af Ørsted datamodtagerstation

Undersøgelser af strømsystemer og energirig stråling i rummet (”Rumvejr”)

Anvendelse af GPS-baserede atmosfæresonderinger for meteorologiske formål.

Tillykke med Ørsteds 5 år i Rummet !!!

Geomagnetisme

GPS sonderinger