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Evaluation of the Empirical Scaling Factor of Joule Heating Rates in TIE-GCM With EISCAT Measurements

Günzkofer, Florian Ludwig und Liu, Huixin und Stober, Gunter und Pokhotelov, Dimitry und Borries, Claudia (2024) Evaluation of the Empirical Scaling Factor of Joule Heating Rates in TIE-GCM With EISCAT Measurements. Earth and Space Science. American Geophysical Union (AGU). doi: 10.1029/2023EA003447. ISSN 2333-5084.

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Kurzfassung

Joule heating is one of the main energy inputs into the thermosphere‐ionosphere system. Precise modeling of this process is essential for any space weather application. Existing thermosphere‐ionosphere models tend to underestimate the actual Joule heating rate quite significantly. The Thermosphere‐Ionosphere‐Electrodynamics General‐Circulation‐Model applies an empirical scaling factor of 1.5 for compensation. We calculate vertical profiles of Joule heating rates from approximately 2,220 hr of measurements with the EISCAT incoherent scatter radar and the corresponding model runs. We investigate model runs with the plasma convection driven by both the Heelis and the Weimer model. The required scaling of the Joule heating profiles is determined with respect to the Kp index, the Kan‐Lee merging electric field EKL, and the magnetic local time. Though the default scaling factor of 1.5 appears to be adequate on average, we find that the required scaling varies strongly with all three parameters ranging from 0.46 to 20 at geomagnetically disturbed and quiet times, respectively. Furthermore, the required scaling is significantly different in runs driven by the Heelis and Weimer model. Adjusting the scaling factor with respect to the Kp index, EKL, the magnetic local time, and the choice of convection model would reduce the difference between Joule heating rates calculated from measurement and model plasma parameters

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/203495/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Evaluation of the Empirical Scaling Factor of Joule Heating Rates in TIE-GCM With EISCAT Measurements
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Günzkofer, Florian Ludwigflorian.guenzkofer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-6568-2995NICHT SPEZIFIZIERT
Liu, Huixinliu.huixin.295 (at) m.kyushu-u.ac.jphttps://orcid.org/0000-0001-7073-4366NICHT SPEZIFIZIERT
Stober, GunterInstitute of Applied Physics & Oeschger Center for Climate Change Research, Microwave Physics, University of Bern, Bern, Switzerlandhttps://orcid.org/0000-0002-7909-6345NICHT SPEZIFIZIERT
Pokhotelov, DimitryDimitry.Pokhotelov (at) gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-3712-0597NICHT SPEZIFIZIERT
Borries, Claudiaclaudia.borries (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9948-3353NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:27 März 2024
Erschienen in:Earth and Space Science
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1029/2023EA003447
Verlag:American Geophysical Union (AGU)
ISSN:2333-5084
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Joule Heating, Incoherent Scatter Radar, Thermosphere-Ionosphere Model
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Solar-Terrestrische Kopplungsprozesse, R - Solar-Terrestrische Physik SO
Standort: Neustrelitz
Institute & Einrichtungen:Institut für Solar-Terrestrische Physik > Solar-Terrestrische Kopplungsprozesse
Hinterlegt von: Günzkofer, Florian Ludwig
Hinterlegt am:17 Sep 2024 09:55
Letzte Änderung:19 Sep 2024 09:56

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