Multi-spacecraft analysis toolkit for Swarm
Final Report Abstract
Das Projekt war mit der Vorbereitung von Mehrsatellitenmethoden zur Auswertung von Daten der drei Swarm-Satelliten befasst. Der Schwerpunkt lag dabei auf Methoden zur Untersuchung von Prozessen und Stromsystemen in der Polarlichtzone, speziell zum Studium von feldparallelen Strömen (field-aligned currents, FACs) in hohen Breiten. Wir entwickelten einen Least-Squares Schätzer für räumliche Gradienten und FACs in quasi-statischen Strukturen, die von zwei auf parallelen Orbits fliegenden Sonden wie den Swarm-Satelliten SwA und SwC vermessen werden. Der Schätzer wurde integriert in ein modulares System zur Gradientenanalyse, das es erlaubt, verschiedene Schätzer für die Komponente in der durch die Positionen der Raumfahrzeuge definierten Ebene mit Zusatzbedingungen zur Konstruktion der Kompoa nente senkrecht zu dieser Ebene zu kombinieren. Die Modularität dieses Ansatzes erleichtert Konsistenzprüfungen und Fehleranalysen. Eine detaillierte Untersuchung der Triangulationsmethode zur Bestimmung der Parameter planarer Plasmastrukturen und ihrer Genauigkeit diente der Vorbereitung von Studien zur Orientierung und Dynamik von Stromschichten in der Polarlichtzone. Bei der Entwicklung eines statistischen Modells von FACs in hohen Breiten aus Messungen des CHAMP-Satelliten wurden die Minimum-Varianz-Analyse (MVA) und Wavelet-Techniken eingesetzt, um die Dynamik des Polarlichtovals zu erfassen und eine hohe räumliche Auflösung zu erzielen. Wichtige Resultate dieses Projektes wurden in einem Übersichtsartikel zur Analyse von Daten aus Mehrsatellitenmissionen zusammengefasst. Die hier entwickelten Analysetechniken kamen bei der Validierung von Swarm Level-2 FAC Datenprodukten zum Einsatz.
Publications
- (2011). Accuracy of multi-point boundary crossing time analysis, Ann. Geophys., 29:2239-2252
Vogt, J., S. Haaland, and G. Paschmann
(See online at https://doi.org/10.5194/angeo-29-2239-2011) - (2012). A high-resolution model of field-aligned currents through empirical orthogonal functions analysis (MFACE), Geophys. Res. Lett., 39:18105
He, M., J. Vogt, H. Luhr, E. Sorbalo, A. Blagau, G. Le, and G. Lu
(See online at https://doi.org/10.1029/2012GL053168) - (2013). Gradient estimation using configurations of two or three spacecraft, Ann. Geophys., 31:1913-1927
Vogt, J., E. Sorbalo, M. He, and A. Blagau
(See online at https://doi.org/10.5194/angeo-31-1913-2013) - (2014). Analysis of Data from Multi-Satellite Geospace Missions, in: Handbook of Geomathematics, edited by: W. Freeden, Z. Nashed, and T. Sonar, Springer
Vogt, J.
