Fragen zur Kurzzeit Vorhersage von CME Ereignissen

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ChristophK
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Fragen zur Kurzzeit Vorhersage von CME Ereignissen

Beitrag von ChristophK » 23. Mär 2019, 17:35

Ich habe da mal eine Frage zur "Kurzzeitvorhersage" zum Eintreffen von CME Ereignissen. Für heute Abend ist ja das Eintreffen so eines koronalen Massenauswurfes vorhergesagt worden.

Es gibt da ja diesen DSCOVR Satelliten, der am Lagrange-Punkt L1 zwischen der Erde und der Sonne befindlich ist. Mir geht es in dieser Frage darum, ob man den Moment, in dem der CME die Erde Trifft mit Hilfe der Daten von diesem DSCOVR Satelliten für einen gewissen kurzen Zeitraum vorhersagen kann. Der Satellit wurde ja unter anderem dazu gebaut, eine gewisse Vorwarnzeit zu haben. Ich würde diese gerne als Vorwarnzeit nutzen, um rechtzeitig an der Ostsee zu sein, wenn es los geht. Leider fehlen mir hier die Erfahrungen, wie zuverlässig das Ganze ist und wie die zeitlichen Abläufe sind.

Auf dieser Webseite https://www.spaceweatherlive.com/en/auroral-activity gibt es beispielsweise die Rubrik Real Time Solar Wind mit Daten von DSCOVR sowie den Hinweis, das es derzeit bei der aktuellen Geschwindigkeit des Sonnenwindes etwa 92 Minuten dauert, bis der Sonnenwind hier auf der Erde eintrifft.

Mir geht es darum, aus diesen Daten den richtigen Zeitpunkt abzuleiten, um an eine gute Beobachtungsposition an der Ostsee zu kommen. Benötigte Vorlaufzeit währen 30 Minuten mit Hektik inklusive und etwa 50 Minuten schön entspannt. Ich habe so die Hoffnung, das mir der DSCOVR dabei helfen kann, nicht unnötig früh los zu fahren.

Die Fragen sind nun unter anderem:

- Woran kann ich es sehen, wann der CME beim DSCOVR eingetroffen ist? Einfach auf wilde Ausschläge der Werte dort warten?

- Wie hoch ist die Vorwarnzeit bei Eintreffen des CME etwa einzuschätzen? Ich gehe ja mal von aus, das der Sonnenwind dann schneller ist und entsprechend weniger Zeit vorhanden ist. Mit wie viel Vorwarnzeit ist dann zu rechnen? Wer hat damit schon Erfahrung?

- Wie lange dauert es vom Eintreffen des Sonnenwindes auf der Erde bis zum möglichen Erscheinen von Nordlicht? Kann das dann sofort passieren oder braucht die Atmosphäre dazu noch einige Zeit zum "aufladen" bis genug Ionen herum fliegen?

- Habt ihr bessere Webseiten für diesen Zweck?

- Wie macht ihr das, wenn ihr Nordlicht aus einem Vorhergesagten CME fotografieren wollt?

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Henning Untiedt
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Re: Fragen zur Kurzzeit Vorhersage von CME Ereignissen

Beitrag von Henning Untiedt » 23. Mär 2019, 18:02

Moin Christoph,

kann Dir kurz sagen, wie ich vorgehe:
Ob CME oder CH, warte bis bz wg Schockwelle am DSCOVR 'satt' ins Minus dreht. Je nach Sonnenwindgeschwindigkeit habe ich dann noch etwas Zeit, bis zum Eintreffen auf der Erde:
Entfernung DISCOVR-Erde rund 1.500.000 km : Sonnenwindgeschw., z.B. 500km Sek: 60 (wg Minuten) = ca. 50min bis PL zu erwarten ist.
Haut ganz gut hin.
Ist übrigens nicht von mir, sondern habe ich mir von Wolfgang - aus dem Forum - abgeschaut
Gruss
Henning

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Jörg Kaufmann
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Re: Fragen zur Kurzzeit Vorhersage von CME Ereignissen

Beitrag von Jörg Kaufmann » 23. Mär 2019, 19:39

Moin Christoph.

Ich mache das ähnlich wie Henning.
Wichtigs zur Vorhersage ist dabei der DSCOVR-Satellit.

Zu Frage 1:
Wenn der CME dort ankommt, nimmt der Bz-Wert in wenigen Minuten deutlich ab.
Die Geschwindigkeit nimmt zu, die Teilchendichte kann dabei abfallen. Da wir dicht am solaren Minimum sind, haben wir auch relativ schwache Polarlichter. Als typischen Verlauf habe ich etwas vom Oktober2018 rausgesucht:

Bild

Beispiel:
am 13.10. um ca. 15:00 UT hatte der Bz-Wert ca. -10nT . Die Geschwindigkeit grob über den Daumen gepeilt ca. 420 km/s.
Meine Rechnung:
1.500.000 km / 420 km/s = 3570 s
3570s / 60 = 60 min

= > zu Frage 2 + 3:
Zum Eintreffen hätte der CME mindestens 1 Stunde gebraucht. Meist dauert es dann noch 10 – 15 Minuten bis das Erdmagnetfeld reagiert. Das wäre dann ca. 16:15 UT.
Tatsächlich waren die ersten Sichtungen aber erst um 17:50 UT, also 1,5 Stunden später. Manchmal ist es für eine Sichtung einfach noch zu hell, manchmal dauert es aber viel länger als 10-15 Minuten. Das lässt sich an diesem Beispiel nicht eindeutig feststellen, soll aber zeigen, dass es mal schnell geht oder im Extremfall auch gar Polarlicht auftritt. Dafür gibt es keine Garantie, nur die Wahrscheinlichkeit steigt.

zu Frage 4:
hier steht alles was ich wissen will: https://www.polarlicht-vorhersage.de/
http://dk0wcy.de/magnetogram/
http://www2.irf.se/maggraphs/

zu Frage5:
- dunklen Beobachtungsplatz aufsuchen!
- Kamera + Stativ rechtzeitig aufbauen
- manuelle Fokussierung
- Probefotos machen mit verschiedenen Einstellungen z.B 5 -10 Sekunden Belichtungszeit; ISO 1600 – 6400; Blende so weit wie möglich offen (da muss ordentlich Licht in die Maschine :D )
- die Bilder absichtlich etwas überbelichten (daran denke ich oft nicht :x )


Gruß Jörg

wolfgang hamburg
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Re: Fragen zur Kurzzeit Vorhersage von CME Ereignissen

Beitrag von wolfgang hamburg » 23. Mär 2019, 22:04

Moin Jörg,

dein Beispiel zeigt aber keinen CME.Das ist eher eine Signatur von einem CH.
Heute kommt eher nix mehr, EPAM is auch ganz ruhig..

Grüße wolfgang

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Jörg Kaufmann
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Re: Fragen zur Kurzzeit Vorhersage von CME Ereignissen

Beitrag von Jörg Kaufmann » 23. Mär 2019, 23:57

Moin Wolfgang,

kein Widerspruch von mir. Das ist die Grafik vom CH889. Aber so ähnlich erwarte ich die Kurvenverläufe, weil der CME eben nur durch ein C4-Flare resultierte. Keine Frage, die Rampen werden grafisch steiler sein, aber mir kam es auf die Dimension des „Ereignisses“ an. D.h. wenig große Ausschläge am DSCOVR, falls überhaupt etwas zu sehen ist.
Ich glaube Diagramme von M- oder X-Flares helfen da wenig.

Da die Datenlage zu C-Flares am DSCOVR dürftig ist, etwas vom ACE aus 2004 (fotografisches PL; Auslöser: Flare C3.4; KP-Index: 6+ (G2 Sturm);Bz-Wert: -11 nT):
Bild

Nein, da kommt nichts! Etwas Hoffnung habe ich noch, dass der CME genau wie die beiden CME´s aus Sunspot AR2734 vom 08.03. 5 Tage brauchen. Dienstag könnte sich das nächste CH zusätzlich melden.

Gruß Jörg

ChristophK
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Re: Fragen zur Kurzzeit Vorhersage von CME Ereignissen

Beitrag von ChristophK » 24. Mär 2019, 00:38

Wolfgang, ein paar Fragen:

1. Kannst Du mal ein besseres Beispiel für einen CME posten, am besten von der gleichen Quelle wie den Plot oben, damit ich das mal vergleichen und den Unterschied sehen kann?

2. Wie gut sind die Vorhersagen bezüglich des Eintreffen eines CME überhaupt, der Impact für heute Nacht wurde ja meines Wissens für etwa 19 Uhr UTC vorhergesagt. Wie weit kann das in der Realität abweichen.

Alleine die beiden oben in Beispielen genannten Geschwindigkeiten (500 und 420) unterscheiden sich ja schon um 16%, zwischen dem Ereignis am 20.3. um etwa 10 Uhr UTC und dem erwarteten Eintreffen am 23.3. um etwa 19 Uhr UTC liegen 81 Stunden, davon sind 16% schon fast 13 Stunden.

3. Auf https://www.spaceweatherlive.com/en/aur ... l-activity sieht man aber am 23.3. um 4:00 Uhr eine Spitze in den negativen Bereich mit knapp -2 und zwischen 08:00 Uhr und 12:00 uhr ist der Wert dann nochmal negativ, mit einer Spitze bis -2,84. Kann das schon der erwartete CME gewesen sein? Sind die Prognosen so ungenau?

4. Falls es andere Gründe gibt, warum heute nichts mehr kommen kann, woran siehst Du das dann? Kann der CME nicht auch einfach langsamer sein und daher später als vorhergesagt eintreffen?

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Laura Kranich
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Re: Fragen zur Kurzzeit Vorhersage von CME Ereignissen

Beitrag von Laura Kranich » 24. Mär 2019, 05:48

Natürlich sind die Prognosen ungenau. Das ganze ist ja eine ziemliche Kaffeesatzleserei, aus den wenigen verfügbaren Daten von drei, vier Satelliten (Punktmessungen!!) eine Prognose für eine Strecke solch gigantischen Ausmaßes zu machen. Das ist fast wie nur in New York, Berlin und Hongkong das Wetter zu beobachten und daraus eine Vorhersage für Kapstadt zu machen.

Wenn ich mir die Koronographenbilder von Stereo A von der CME anschaue, komme ich grob über den Daumen gepeilt auf eine Zeit von 4-5 Tagen für die 1,5x10^8 km (ein Sonnenradius pro Stunde). Natürlich setzen sie die Prognose lieber zu früh als zu spät an. Eine deterministische Betrachtung erweist sich ja ohnehin regelmäßig schon beim irdischen Wetter als nur bedingt brauchbar.

Da fällt mir wieder ein berühmtes Zitat ein: Wie weltfremd ist der, der sich über irgendetwas das im Leben geschieht wundert. Und wir wundern uns ständig. Anders gesagt: Mit der Wissenschaft versuchen wir, unsere unglaubliche Dummheit wenigstens etwas zu reduzieren. Aber letztlich sind auch die besten Wissenschaftler nicht die Macher des Universums. :D
Wie Henning schon an anderer Stelle sagte: Es ist doch auch etwas gutes, dass uns die Natur regelmäßig unsere Dummheit und Winzigkeit vor Augen führt. Man sollte sich nicht selbst überschätzen, ist die Lehre. Auch wenn es menschlich ist. :) Sorry für den philosophischen Exkurs.
Was der Wissenschaft sicher oft fehlt ist mehr Hinweis auf die Unsicherheiten. Leider versteht das Otto Normal aber auch oft nicht, man möchte es gerne einfacher. Darum machen sie einen Kompromiss, der Otto Normal möglichst vor sich selbst schützt.

Übrigens nicht zu vergessen gibt es auch CME-Impakte deren Magnetfeldausrichtung für Polarlicht sehr ungünstig ist, entsprechend gibt es auch bei einem Eintreffen keine Garantie für irgendwas. Das Magnetfeld kennen wir auch erst, wenn er den L1 passiert hat.
Ich empfehle da nochmal das verlinkte Video von Dr. Tamitha Skov im Post "Theorie-Input für PL-Nerds".
Viele Grüße aus Kiel,
Laura

http://www.lk-photo-film.de

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Re: Fragen zur Kurzzeit Vorhersage von CME Ereignissen

Beitrag von wolfgang hamburg » 24. Mär 2019, 11:57

Moin moin,
ChristophK hat geschrieben:1. Kannst Du mal ein besseres Beispiel für einen CME posten, am besten von der gleichen Quelle wie den Plot oben, damit ich das mal vergleichen und den Unterschied sehen kann?
So ohne suchen nicht, aber IMHO hat Andreas im PL-Archiv jeweils Diagramme mit abgespeichert.
Bei einer CME-Ankunft sollte die Dichte und Geschwindigkeit plötzlich(also ohne Rampe) ansteigen. Und auch das Magnetfeld steigt plötzlich an. Wenns nach Süden dreht gut, sonst schlecht für PL. Das ist natürlich alles viel komplexer, ich hab's versucht kurz und knapp zusammenzufassen.
ChristophK hat geschrieben:2. Wie gut sind die Vorhersagen bezüglich des Eintreffen eines CME überhaupt, der Impact für heute Nacht wurde ja meines Wissens für etwa 19 Uhr UTC vorhergesagt. Wie weit kann das in der Realität abweichen.Alleine die beiden oben in Beispielen genannten Geschwindigkeiten (500 und 420) unterscheiden sich ja schon um 16%, zwischen dem Ereignis am 20.3. um etwa 10 Uhr UTC und dem erwarteten Eintreffen am 23.3. um etwa 19 Uhr UTC liegen 81 Stunden, davon sind 16% schon fast 13 Stunden.
Da wir keine(kaum) Instrumente haben, die den CME aus verschiedenen Richtungen beobachten sind die Geschwindigkeiten nur Schätzungen und auch die Struktur des CME ist eher unbekannt. Auch können sich zwei aufeinander folgende CME beeinflussen. "Gute" CME kommen mit mehr als 800km/s hier an. Die brauchten dann weniger als zwei Tage bis sie hier sind. Laufen CME länger als drei/vier Tage, bringen sie hier(Mitteleuropa) kaum PL. Ausnahmen bestätigen die Regel. ;-).
ChristophK hat geschrieben:3. Auf https://www.spaceweatherlive.com/en/aur ... l-activity sieht man aber am 23.3. um 4:00 Uhr eine Spitze in den negativen Bereich mit knapp -2 und zwischen 08:00 Uhr und 12:00 uhr ist der Wert dann nochmal negativ, mit einer Spitze bis -2,84. Kann das schon der erwartete CME gewesen sein? Sind die Prognosen so ungenau?
Nein; ja!
ChristophK hat geschrieben:4. Falls es andere Gründe gibt, warum heute nichts mehr kommen kann, woran siehst Du das dann? Kann der CME nicht auch einfach langsamer sein und daher später als vorhergesagt eintreffen?
Mein obiges "heute" bezog sich auf die Nacht23./24.3.! Man sah und sieht noch immer keinerlei Rampenbildung auf EPAM(ACE Diagramm). Normalerweise sieht man da ein Ansteigen der Werte bevor der CME ankommt. Da tut sich aber noch immer nix
(https://www.swpc.noaa.gov/products/ace- ... solar-wind). Der CME scheint also sehr langsam zu sein oder verpasst mit Mut zur Lücke die Erde total.

Grüße wolfgang

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Re: Fragen zur Kurzzeit Vorhersage von CME Ereignissen

Beitrag von Andreas Möller » 24. Mär 2019, 12:33

wolfgang hamburg hat geschrieben:
24. Mär 2019, 11:57
Moin moin,
ChristophK hat geschrieben:1. Kannst Du mal ein besseres Beispiel für einen CME posten, am besten von der gleichen Quelle wie den Plot oben, damit ich das mal vergleichen und den Unterschied sehen kann?
So ohne suchen nicht, aber IMHO hat Andreas im PL-Archiv jeweils Diagramme mit abgespeichert.
Genau,
die Diagramme gibt es immer zum jeweiligem Event. Mit dem Wechsel vom ACE auf DSCOVR ist die Vorschau leider nicht vorhanden. Ich werde das gleich mal fixen!

Ihr müsst einfach auf das Icon mit dem kleinen Text "bz" klicken, um die Diagramme anzusehen. Hier mal ein Beispiel aus 2004:

Bild
Und hier das Event dazu: http://www.polarlicht-archiv.de/events/2004-11-07/

Viele Grüße,
Andreas

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Re: Fragen zur Kurzzeit Vorhersage von CME Ereignissen

Beitrag von Laura Kranich » 24. Mär 2019, 12:58

wolfgang hamburg hat geschrieben:
24. Mär 2019, 11:57
ChristophK hat geschrieben:2. Wie gut sind die Vorhersagen bezüglich des Eintreffen eines CME überhaupt, der Impact für heute Nacht wurde ja meines Wissens für etwa 19 Uhr UTC vorhergesagt. Wie weit kann das in der Realität abweichen.Alleine die beiden oben in Beispielen genannten Geschwindigkeiten (500 und 420) unterscheiden sich ja schon um 16%, zwischen dem Ereignis am 20.3. um etwa 10 Uhr UTC und dem erwarteten Eintreffen am 23.3. um etwa 19 Uhr UTC liegen 81 Stunden, davon sind 16% schon fast 13 Stunden.
Da wir keine(kaum) Instrumente haben, die den CME aus verschiedenen Richtungen beobachten sind die Geschwindigkeiten nur Schätzungen und auch die Struktur des CME ist eher unbekannt. Auch können sich zwei aufeinander folgende CME beeinflussen.
Hier mal die aktuelle CME aus Sicht von Stereo A, hab mal eine kleine Animation daraus erstellt:
CME_StereoA_2019_03_20.mp4 (2,6 MB)

Damit lässt sich die Geschwindigkeit abschätzen.
Aber wie man sieht sind die Daten gering aufgelöst, schwierig zu interpretieren und lassen viel Spielraum für Unsicherheiten (z.B. wo ist überhaupt die Schockfront, was davon trifft wirklich uns usw.).
Viele Grüße aus Kiel,
Laura

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Re: Fragen zur Kurzzeit Vorhersage von CME Ereignissen

Beitrag von wolfgang hamburg » 24. Mär 2019, 13:17

Moin moin,

leider fehlt uns Stereo B, dann wären wir etwas schlauer. Der CME war aber auch wieder so ein "Glühbirnen"-Teil. Hatte also wieder eine sehr komplexe Struktur, wer weiß wie der sich in Bewegung zerlegt hat.

Grüße wolfgang

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