Projektbeschreibung
Fortgeschrittenes Modell beschreibt planetarische Weltraumumgebung
Ziel des vom Europäischen Forschungsrat finanzierten Projekts TerraVirtualE ist es, ein Teilchenmodell zu entwickeln, das die planetarische Weltraumumgebung und deren Beeinflussung durch Sonnenstürme beschreibt. Es dient dem Schutz der Infrastruktur vor solchen Stürmen. Die Forschenden werden das Teilchen-in-Zelle-Modell verwenden, bei dem sowohl Ionen als auch Elektronen als Teilchen angesehen werden. Außerdem werden sie die energiesparende semi-implizite Methode (ECsim) anwenden, um Energieerhaltung und numerische Stabilität zu gewährleisten. Die Projektaktivitäten werden ebenso die Verbesserung der adaptiven räumlichen und zeitlichen Auflösung und der CPU-GPU-Algorithmen für neue Supercomputer umfassen. Diese Fortschritte sollten ECsim in die Lage versetzen, mithilfe von Computern, die in 3 bis 5 Jahren erwartet werden, große Gebiete zu modellieren, die der Weltraumumgebung der Erde entsprechen.
Ziel
The question about how solar storms impact a planet has both fundamental scientific importance and great
social impacts for protecting our infrastructure from the most powerful solar storms. At present, models rely
on a fluid description of the electrons due to algorithmic and computational challenges. Our goal is to develop
a model of the space environment around a planet based on a particle description of both ions and electrons.
We plan to use the particle in cell (PIC) model where both ions and electrons retain their nature as particles.
This PIC model will allow us to investigate the critical role of energetic electrons participating in the energy
and matter transfer from the solar wind to the planet inner space.
What makes this goal now possible is the Energy Conserving semi implicit method (ECsim), developed by
the PI. The ECsim conserves energy exactly, a critical element in the investigation of energy flow from the
solar wind. In addition, the energy conservation leads to enhanced numerical stability, which in turn greatly
augment ECsim’s capability to simulate very large systems such as planet atmospheres while treating electrons
as particles rather than fluid. We will start from this new development and introduce two critical innovations.
First, we will implement adaptive spatial and temporal resolution for finer resolution closer to the planet and
in selected areas of interest. Second, we will implement CPU-GPU algorithms for the new heterogeneous
supercomputers developed by EuroHPC.
These innovations will increase the capability of ECsim by more than an order of magnitude making it possible
to model a region as big as the Earth space environment with the computers available within the next 3-5 years.
If successful, we will have the first PIC model to describe a planetary space environment where the correct
particle nature of the electrons is considered with all its implication for the energy and matter transport.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thema/Themen
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(öffnet in neuem Fenster) ERC-2022-ADG
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