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Convection parameterization, model resolution, and output sampling frequency impacts on Joule heating in T-I models

Günzkofer, Florian Ludwig und Liu, Hanli und Liu, Huixin und Stober, G. und Pham, Kevin und Lu, Gang und Wu, Haonan und McInerney, Joe und Bartel, Nicholas und Heymann, Frank und Borries, Claudia (2025) Convection parameterization, model resolution, and output sampling frequency impacts on Joule heating in T-I models. IAGA / IASPEI Joint Scientific Meeting 2025, 2025-08-31 - 2025-09-05, Lissabon, Portugal.

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Kurzfassung

At polar and auroral latitudes, strong field-aligned currents flow along the Earth's open magnetic field lines. In the ionospheric dynamo region, field-perpendicular Pedersen currents close the circuit. Pedersen currents result in significant Joule heating of the thermosphere-ionosphere system, which is one of the main geomagnetic energy input mechanisms. High-latitude Joule heating has been shown to cause significant disturbances of the ionospheric electron density. In thermosphere-ionosphere (T-I) models, the high-latitude electrodynamics can be parameterized in several different ways, including purely empirical and data assimilation-based parameterizations. Other model settings like grid resolution and output sampling frequency also affect the Joule heating. We evaluate the Joule heating rates calculated from the TIE-GCM and WACCM-X models with those estimated from measurements by the EISCAT incoherent scatter radar in Tromsø, Norway (69.6°N, 19.2°E). We investigate model runs driven with the Heelis, Weimer, AMIE, and AMGeO convection parameterizations. T-I model runs that were performed with magnetospheric coupling to the GAMERA code are analyzed as well. The grid resolution of the investigated runs varies from ultra-high 0.25° to regular 1.25° and 2.5° resolutions. Output sampling frequencies of 5 minutes and 1 hour are compared. We show that all these settings affect the model Joule heating rates and how they compare to EISCAT measurements.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/216431/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Convection parameterization, model resolution, and output sampling frequency impacts on Joule heating in T-I models
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, G.Institute of Applied Physics, University of Bern, Bern, Switzerland and Oeschger Center for Climate Change Research, University of Bern, Bern, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pham, KevinNational Center for Atmospheric ResearchNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lu, Gangganglu (at) ucar.eduNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wu, Haonanhaonan (at) ucar.eduNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
McInerney, Joejoemci (at) ucar.eduNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bartel, NicholasUniversity of ColoradoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Heymann, FrankFrank.Heymann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3245-4272NICHT SPEZIFIZIERT
Borries, Claudiaclaudia.borries (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9948-3353NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:September 2025
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Joule heating, plasma convection
Veranstaltungstitel:IAGA / IASPEI Joint Scientific Meeting 2025
Veranstaltungsort:Lissabon, Portugal
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:31 August 2025
Veranstaltungsende:5 September 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:22 Sep 2025 10:05
Letzte Änderung:22 Sep 2025 10:05

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