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Prediction of Geospace Radiation Environment and solar wind parameters

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Una mejor previsión meteorológica espacial protege infraestructuras esenciales

La economía de Europa depende de sistemas de comunicación terrestres y espaciales que pueden verse afectados negativamente por la meteorología espacial. La previsión de estos fenómenos meteorológicos es esencial para mitigar eficazmente sus efectos negativos.

Espacio

El proyecto de Horizonte 2020 PROGRESS, financiado con fondos europeos, empleó tanto datos de origen terrestre como de vehículos espaciales, combinados con metodologías de asimilación de datos de vanguardia, para desarrollar pronósticos fiables y precisos del clima espacial. El objetivo era predecir de forma precisa la incidencia y gravedad de fenómenos meteorológicos espaciales. Los investigadores desarrollaron satisfactoriamente un conjunto europeo de herramientas de previsión anticipada e inmediata para la meteorología espacial. Estas herramientas conectan todos los aspectos del clima espacial desde sus orígenes en la superficie solar hasta cómo puede afectar al entorno terrestre y nuestra infraestructura tecnológica moderna. «Hemos aprovechado nuestros ámbitos de especialización combinados para desarrollar un conjunto integral de herramientas de previsión aunando técnicas de modelización basadas en datos con mejoras en modelos de vanguardia basados en la física», explica el coordinador del proyecto, el profesor Robertus von Fay-Siebenbürgen. Nuevos modelos Los socios de PROGRESS crearon un modelo europeo basado en la magnetohidrodinámica (MHD) combinando dos modelos individuales para poder obtener una previsión avanzada de los parámetros de viento solar. «El primero, AWSoM, analiza el campo magnético en la superficie solar y lo utiliza para simular la atmósfera solar hasta 25 radios solares. Desde ese punto hacia el exterior, el segundo modelo, SWIFT, propaga estos vientos solares hasta 1,5 millones de kilómetros en flujo ascendente respecto a la Tierra», explica el profesor von Fay-Siebenbürgen. La dinámica de partículas en los cinturones de radiación depende de su interacción con las ondas de plasma. Los científicos de PROGRESS elaboraron una nueva serie de modelos estadísticos de ondas para reflejar de forma precisa la aceleración y las pérdidas de partículas en la región de los cinturones de radiación terrestres. Los riesgos de meteorología espacial afectan considerablemente al nivel de actividad geomagnética. PROGRESS ha desarrollado nuevos modelos para predecir esta actividad empleando diversos enfoques basados en redes neuronales y NARMAX. PROGRESS también creó un conjunto de modelos (SNB3GEO) para la previsión de los flujos de electrones con los que se topan los satélites en órbita geoestacionaria. Se ha demostrado que estos modelos funcionan mejor que las herramientas disponibles actualmente. Para estudiar el entorno de electrones de la magnetosfera interna, PROGRESS utiliza dos modelos. El modelo de aceleración y transporte de partículas de la magnetosfera interna (IMPTAM) se centra en los electrones de baja energía, mientras que el modelo de cinturones de radiación de electrones versátil (VERB) está destinado a los electrones de alta energía. Los investigadores del proyecto han llevado a cabo importantes mejoras en el modo en que el IMPTAM describe la dinámica de electrones en la magnetosfera interna. Además, se ha modificado el modelo de previsión inmediata para obtener pronósticos de la evolución del entorno de electrones de baja energía. Por otra parte, PROGRESS ha permitido el desarrollo de una nueva versión mejorada de VERB, VERB-3D, que ahora ofrece una previsión asimilativa de datos con dos días de antelación para el entorno de electrones de alta energía. Asimismo, PROGRESS ha llevado a cabo estudios independientes para aunar VERB con el IMPTAM y SNB3GEO para mejorar aún más los pronósticos de VERB. Ventajas tanto para la ciencia como para la industria PROGRESS beneficiará a los científicos que trabajan en el ámbito de la meteorología espacial y de la física espacial en general. El profesor von Fay-Siebenbürgen señala: «Los nuevos modelos desarrollados por el consorcio se basan en nuestra mejor comprensión de la dinámica de los cinturones de radiación. Los resultados son importantes para la comunidad científica porque ofrecen una nueva percepción de los procesos físicos de los plasmas en el entorno cercano a la Tierra». La industria también saldrá beneficiada, puesto que el clima espacial puede perturbar considerablemente actividades como el funcionamiento de los satélites, las comunicaciones y la aviación. Asimismo, será ventajoso para las empresas eléctricas, que recibirán información con antelación sobre tormentas geomagnéticas que podrían dañar sus redes de distribución. «Todos estos sectores podrán beneficiarse de unas advertencias oportunas de posibles riesgos de meteorología espacial y, además, adoptar medidas para mitigar sus efectos sobre nuestra infraestructura tecnológica», concluye el profesor von Fay-Siebenbürgen.

Palabras clave

PROGRESS, espacio, modelo, meteorología, electrón, cinturón de radiación, viento solar, modelo de aceleración y transporte de partículas de la magnetosfera interna (IMPTAM), magnetohidrodinámica

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