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Joule heating scaling in thermosphere-ionosphere models compared to EISCAT incoherent scatter radar measurements

Günzkofer, Florian Ludwig und Liu, Hanli und Liu, Huixin und Stober, Gunter und Lu, Gang und Wu, Haonan und McInerney, Joe und Heymann, Frank und Borries, Claudia (2025) Joule heating scaling in thermosphere-ionosphere models compared to EISCAT incoherent scatter radar measurements. Space Weather Workshop 2025, 2025-03-17 - 2025-03-21, Boulder, Colorado, USA.

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Kurzfassung

The polar plasma convection originates from the interaction between the interplanetary magnetic field and the Earth’s magnetic field. To model the atmosphere-ionosphere system, the resulting polar electric potential is taken as an upper boundary condition using empirical convection models. These empirical models cannot represent short-term variations of the electric field which has been shown to cause a systematic underestimation of ionospheric Joule heating rates at high latitudes. Commonly, atmosphere-ionosphere models apply a Joule heating scaling factor for compensation. For example, a constant scaling factor of 1.5 is applied in the Thermosphere Ionosphere Electrodynamics General Circulation Model (TIE-GCM). We evaluate the accuracy of this constant scaling factor by comparing Joule heating rates calculated from the TIE-GCM with those estimated from measurements by the EISCAT incoherent scatter radar in Tromsø, Norway (69.6°N, 19.2°E). We investigate TIE-GCM runs driven with the Heelis, Weimer, and AMIE convection models, as well as WACCM-X model runs in standard and high resolution. We show that the required scaling factor varies significantly with geomagnetic activity, solar wind energy input, magnetic local time, and the applied plasma convection model. The impact of the spatial and temporal model resolution on the Joule heating rates is studied as well.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/213311/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Poster)
Titel:Joule heating scaling in thermosphere-ionosphere models compared to EISCAT incoherent scatter radar 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, Hanliliuh (at) ucar.eduNICHT SPEZIFIZIERTNICHT 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
Lu, Gangganglu (at) ucar.eduNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wu, Haonanhaonan (at) ucar.eduNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
McInerney, Joejoemci (at) ucar.eduNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Heymann, FrankFrank.Heymann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Borries, Claudiaclaudia.borries (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9948-3353NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:März 2025
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Thermosphere-Ionosphere model, Joule heating, Incoherent Scatter Radar
Veranstaltungstitel:Space Weather Workshop 2025
Veranstaltungsort:Boulder, Colorado, USA
Veranstaltungsart:Workshop
Veranstaltungsbeginn:17 März 2025
Veranstaltungsende:21 März 2025
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:29 Apr 2025 10:30
Letzte Änderung:29 Apr 2025 10:30

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