Um operationelle Weltraumwettervorhersagen voranzubringen, müssen wir die Wissenslücke in Verständnis der Kopplungsmechanismen zwischen verschiedenen Regionen in der oberen Atmosphäre und im erdnahen Raum, zwischen geladenen und neutralen Teilchen, zwischen elektrischen und magnetischen globalen Feldern und Feldfluktuationen und verschiedenen Plasmapopulationen. Das Verständnis solcher Kopplungs- und Rückkopplungsmechanismen steht im Mittelpunkt dieser Forschungseinheit, die Forscher zusammenbringt, um die Kopplungsprozesse zwischen den Teilsystemen Magnetosphäre, Ionosphäre, Plasmasphäre und Thermosphäre (MIPT) zu verstehen. Das MIPT-System wird durch den Sonnenwind, die elektromagnetische Strahlung von der Sonne und stark gekoppelte Subsysteme angetrieben, und zwischen diesen Subsystemen gibt es eine Reihe potenzieller Rückkopplungsmechanismen.

Das übergeordnete wissenschaftliche Ziel der Forschungseinheit wird es sein, besser zu verstehen, wie die Magnetosphäre, Ionosphäre, Plasmasphäre und Thermosphäre miteinander gekoppelt sind. Die Komplexität dieses Systems, das Höhen von zehntausenden bis zehntausenden von Kilometern und über Zeitskalen von Minuten bis Jahrzehnten abdeckt, erfordert ein interdisziplinäres Team mit Experten in verschiedenen Bereichen, Fachkenntnissen in Modellierung und Beobachtungen sowie etablierte Kooperationsbeziehungen zur internationalen Gemeinschaft. Die in diesem Vorschlag umrissene Arbeit wird zur Entwicklung kritischer Werkzeuge führen, die von der wissenschaftlichen Gemeinschaft weiter genutzt werden können, um unser Verständnis der gekoppelten Systeme voranzubringen und für praktische Anwendungen durch Weltraumwetterbehörden auf der ganzen Welt. Die übergeordnete Hauptfrage lautet: Wie treiben die Störungen im Sonnenwind das gekoppelte MIPT-System an, und wie beeinflussen sich die Subsysteme des MIPT auf verschiedenen Zeit- und Raumskalen gegenseitig? 

Die Projekte sind in ihrer Methodik mit den meisten Projekten verbunden, die Daten verwenden Assimilierung und Nutzung des maschinellen Lernens. Wir werden die Anwendbarkeit einer ähnlichen Datenassimilation diskutieren Methoden wie Kalman-Filterung, Ensemble-Kalman-Filterung, Lokalisierung, Inflation und Maschine Lernmethoden wie neuronale Netze, Zufallswald, Entscheidungsbäume und Unterstützungsvektor Maschinen. Ein gemeinsames Thema für alle Projekte ist die Frage, wie jedes der Teilsysteme von der Sonnenenergie abhängt. Erzwingen und Verwenden von geomagnetischen und solaren Indizes. Wir werden ein gemeinsames Endlager für den Sonnenwind entwickeln Beobachtungen und verschiedene Indizes, und wird die Ergebnisse vergleichen und diskutieren, um die Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen den Teilsystemen. Wir werden bestimmte Stürme auswählen und koordinierte Beobachtungskampagnen durchführen, Beobachtungen sammeln und, wenn möglich, die Ergebnisse modellieren, während das gemeinsame MIPT-System analysiert wird. Dies wird es uns ermöglichen, die Entwicklung dieses gekoppelten Systems als Ganzes zu sehen und die Kopplungsmechanismen aus systemwissenschaftlicher Sicht besser zu verstehen.