ARIADNE: App zur interaktiven Analyse von Daten der Elektronendichte

Abstract

Das Weltraumwetter beeinflusst die Funktionalität technischer Systeme im Weltraum und auf der Erde. Insbesondere kann es die Genauigkeit globaler Satellitennavigationssysteme (GNSS) erheblich beeinträchtigen, was angesichts der weit verbreiteten Nutzung und Anwendung dieser Systeme erhebliche Sicherheitsrisiken birgt. Modelle der Elektronendichte im erdnahen Weltraum können verwendet werden, um diese Effekte zu analysieren. Dies erzeugt jedoch enorme Mengen an mehrdimensionalen Daten, die schwer zu handhaben und für gezielte Analysen zu nutzen sind. ARIADNE ist eine Webanwendung für die interaktive und visuelle Analyse der Auswirkungen des Weltraumwetters auf GNSS auf der Grundlage solcher Modelldaten. Bei der Modellierung der Elektronendichte fallen aufgrund der räumlichen und insbesondere der zeitlichen Auflösung schnell enorme Datenmengen an. Der erste Schritt in ARIADNE befasst sich daher mit dem Zugriff auf solche Daten und deren Verarbeitung. Außerdem müssen historische Satellitenumlaufbahnen zur Verfügung gestellt werden. Mit beiden Datensätzen zusammen können dann dynamische Zeitreihen der Elektronendichte entlang der Satellitenverbindung und des schrägen Gesamtelektronengehalts (STEC), d.h. der integrierten Elektronendichte zwischen einem Paar von Sender und Empfänger, berechnet und über eine Schnittstelle zur Verfügung gestellt werden. Diese Daten werden in einer Webanwendung visuell aufbereitet, was interaktive Analysen ermöglicht. Zunächst wird die Position des Empfängers und GNSS-Satelliten interaktiv ausgewählt. Die gewählte Satellitenverbindung wird dann räumlich auf einer Karte dargestellt, ebenso wie der zeitliche Verlauf des STEC. Da die Daten für mehrere Jahre verfügbar sind, kann der zu analysierende Zeitraum ebenfalls interaktiv ausgewählt werden.