Kutatási témák

Kutatási témák

Geofizikus koordinátor |
Kutatási témák

A Föld zivatartevékenységének egy éve

2018 óta a villámlás a World Meteorological Organizaton (WMO) által is elismert alapvető éghajlati indikátor, a változásokat jellemző paraméter. A Földfizikai és Űrtudományi Kutatóintézet Légkörfizika kutatócsoportja célul tűzte ki a villámkisülések globális eloszlásának a meghatározását egy új módszerrel, amely a villámok extrém alacsonyfrekvenciás rádiójeleinek vételén alapul. A módszer kidolgozása még folyamatban van, de már az előzetes eredmények kiértékeléséhez is szükséges, hogy a kapott eloszlásokat független forrásból származó információkkal hasonlítsuk össze.

A kidolgozandó alprojekt célja a villámlás intenzitásának meghatározása és az intenzitás változásainak leírása különböző villámparaméterek alapján (villámszám, legnagyobb áramerősség, energia) bolygónk egészén, illetve néhány kulcsfontosságú régióban egy kiválasztott év során. A vizsgálathoz globális villámészlelő hálózatok adatai és műholdas villámészlelések érhetők el. Az eredmények lehetővé teszik a globális szezonális változások és nagyléptékű éghajlati jellegzetességek területenként leképezett alakulásának összehasonlítását az adott évben, ahogy ezeket a különböző adatforrások mutatják. Ez egyben alapot szolgáltat az általunk fejlesztett villámeloszlás-meghatározó módszer teljesítményének a kiértékeléséhez is.

A projekt folytatásában a villámeloszlások és a légköri elektromosság különböző mérhető paraméterei közötti kapcsolatok vizsgálhatók a kutatócsoport munkájába bekapcsolódva. Szükséges ismeretek: (1) angol nyelvismeret a nemzetközi szakirodalom tanulmányozásához, (2) adatkiértékelő és grafikonkészítő alkalmazások, programnyelvek ismerete (előny valamilyen adatfeldolgozás-orientált programozási nyelv vagy környezet ismerete, mint pl. Python, Matlab).

Témavezető: Dr. Bór József (Bor.Jozsef@epss.hu) és Bozóki Tamás (Bozoki.Tamas@epss.hu), ELKH Földfizikai és Űrtudományi Kutatóintézet

Űridőjárás a Földről nézve – az ionoszféra monitorozása

A Napból jövő kitöréses események pl. flerek és koronakidobódások, a Földünk védelmező mágneses mezejéhez érkezve összetett fizikai folyamatokat indítanak el a magnetoszféra-ionoszféra-légkör rendszerben. Ilyenkor beszélünk űridőjárási eseményekről. A hatások nagysága és megnyilvánulása modern civilizációnk működése szempontjából kritikus tényező. Társadalmunk már az elektronikai rendszerekkel, és a műholdas szolgáltatásokkal (pl. GPS, banki tranzakciók, rádió és műholdas kommunikáció stb.) összenőve él, és ez a függés egyre csak nő.

A flerek okozzák a legintenzívebb eseményeket a Föld körüli térségben és az ionoszférában. Ezek rövid ideig tartó napkitörési események, melyek hatalmas elektromágneses energiával rendelkeznek széles hullámhossztartományban. Azonban a sugárzás mellett a flerek energikus részecskesugárzással (proton és elektron) is párosulhatnak további ionizációt okozva a Föld légkörében. A flereket gyakran kísérő koronakidobódások plazmacsomagja elérvén a Föld környezetét ún. geomágneses viharokat okoz, melynek hatására további fizikai és légkörkémiai folyamatok zajlanak az ionoszférában, melyeket összefoglaló néven ionoszféra viharnak nevezünk. Intenzív fler események és geomágneses viharok idején a rádió jelek akár teljes elnyelődése tapasztalható az ionoszférában, továbbá zavarok léphetnek fel a műholdas kommunikációban és pontatlanná válik a GPS jeladás. Ezeken felül az intenzív troposzférikus események (pl. hidegfront átvonulás, vulkánkitörés) további zavarokat okozhatnak az ionoszférában, melyek még nagyobb kihívást jelentenek annak monitorozásában és kutatásában.

A legmodernebb digitális ionoszféra radar került üzembe helyezésre 2018-ban az MTA Széchenyi István Geofizikai Obszervatóriumában, mely az ionoszféra egyes rétegeinek elektron tartalmát, valamint az ionoszférikus plazma mozgását képes monitorozni. A műszer telepítésének köszönhetően Magyarország csatlakozott a világ élvonalába tartozó radarok hálózatához, és így a magyar kutatók rendelkezésére állnak a globális hálózat adatai. Ezen felül a többi műszerrel összehangolt mérések kivitelezésével minden eddiginél pontosabb képet kaphatunk az űridőjárási események, vagy a troposzférikus eredetű zavarok idején az ionoszférában bekövetkező változásokról, és ezek hátterében húzódó fizikai folyamatokról. A TDK hallgatónak lehetősége nyílik bekapcsolódni a Földfizikai és Űrtudományi Kutatóintézet, Űrkutatás-űrtechnológia kutatási egységében zajló kutatásokba, és választani a széles kutatási témák közül, mint például a flerek és geomágneses viharok, avagy a troposzférikus események ionoszférára gyakorolt hatásának vizsgálata.

Témavezető: Dr. Barta Veronika, ELKH Földfizikai és Űrtudományi Kutatóintézet (barta.veronika@epss.hu)

A globális zivatartevékenység rekonstruálása genetikus algoritmusok segítségével

A tervezett kutatás célja, hogy genetikus algoritmusok segítségével kísérletet tegyen a globális zivatartevékenység intenzitásának és térbeli eloszlásának meghatározására több állomáson mért Schumann-rezonancia adatok felhasználásával. A villámkisülésekkor keletkező néhányszor 10 Hz-es elektromágneses hullámok többször is körbejárhatják a Földet nagyon kis csillapításuknak köszönhetően, és a fázisban találkozó hullámok frekvenciái (~ 8 Hz, ~14 Hz, ~20 Hz, ~26 Hz,…) rezonancia-csúcsokként jelennek meg a spektrumban. Ezt a jelenséget nevezzük Schumann-rezonanciának. A projekt során lehetőség nyílik megismerkedni a genetikus algoritmusok modern változataival, és egyúttal betekintés nyerhető abba az összetett folyamatba, amely során a matematikai modell alkalmazhatóvá válik egy konkrét inverziós feladat megoldására.

Témavezető: Bozóki Tamás, ELKH Földfizikai és Űrtudományi Kutatóintézet (bozoki.tamas@epss.hu)