von Michael Theusner inspiriert habe ich auch mal ein Modell für die Echtzeit-Vorhersage von Polarlicht entwickelt.
Ab sofort gibt es auf meiner Polarlicht Seite https://www.polarlicht-vorhersage.de/ ein neues Diagramm, das alle 2 Minuten aktualisiert wird. Es beantwortet eine einfache Frage: Wie wahrscheinlich ist es, dass in Deutschland gerade (oder in Kürze) Polarlicht einer bestimmten Helligkeit gesichtet wird?
Die Grundidee
Statt Kp Werte oder Sonnenwindparameter selbst interpretieren zu müssen, rechnet das Modell sie direkt in Sichtungswahrscheinlichkeiten um. Trainiert wurde es auf den echten Sichtungsmeldungen aus dem Polarlicht Archiv von 2023 bis 2026, also auf dem, was Beobachter in Deutschland tatsächlich gesehen haben.
Für jede der fünf Helligkeitsstufen wird angegeben, wie wahrscheinlich mindestens diese Helligkeit erreicht wird:
- 1 Photographic: nur auf Fotos sichtbar
- 2 Faint visual: schwach mit bloßem Auge
- 3 Clearly visual: deutlich mit bloßem Auge
- 4 Bright: hell
- 5 Extremely bright: extrem hell
- Grundlage sind die Magnetometer in Südfinnland und Estland (Mekrijärvi, Hankasalmi, Nurmijärvi, Tartu) des FMI.
- Gemessen wird, wie stark das Erdmagnetfeld dort in den letzten 60 Minuten geschwankt hat. Je weiter südlich das Polarlichtoval reicht, desto stärker sind diese Störungen.
- Diese Stationen liegen am nächsten an Deutschland und reagieren deshalb am besten auf Ereignisse, die auch bei uns sichtbar werden.
- Die Aussage gilt für die nächsten ca. 15 Minuten.
- Grundlage sind die Sonnenwinddaten der Satelliten am Lagrangepunkt L1 (SOLAR 1, ersatzweise DSCOVR oder ACE). Der Sonnenwind braucht von dort meist noch 30 bis 60 Minuten bis zur Erde.
- Aus Geschwindigkeit und Magnetfeld (Bz, By) wird die sogenannte Newell Kopplung berechnet. Sie beschreibt, wie effektiv der Sonnenwind Energie in die Magnetosphäre einspeist. Ein deutlich negatives Bz bei hoher Geschwindigkeit ergibt hohe Werte.
- Die Kopplung wird über die letzte Stunde (aktueller Antrieb) und die letzten 4 Stunden (bereits aufgeladene Magnetosphäre) gemittelt.
- Zusätzlich erkennt ein Sprungindikator plötzliche Geschwindigkeitsanstiege, wie sie beim Einschlag eines CME auftreten. So reagiert die Vorhersage sofort, ohne auf die Stundenmittel warten zu müssen.
- Für jedes Zeitfenster (0 bis 30 min, 30 bis 60 min, 1 bis 2 h) gibt es ein eigenes Modell.
- Pro Helligkeitsstufe und Zeitfenster gibt es eine logistische Regression, angepasst an mehrere hundert Nächte mit Magnetometerdaten und Sonnenwinddaten.
- Trainiert wurde das Modell mit den Sichtungsmeldungen aus polarlicht-archiv.de. Jede Meldung liefert Zeitraum und Helligkeit und damit die Antwort, die das Modell lernen soll.
- Nächte ohne Sichtung sind bewusst enthalten und so gewichtet, dass ihr realer Anteil berücksichtigt wird. Das verhindert eine dauerhaft zu optimistische Vorhersage.
- Geprüft wurde mit Kreuzvalidierung über ganze Nächte: Das Modell muss Nächte vorhersagen, die es beim Training nie gesehen hat.
- Eine höhere Stufe kann nie wahrscheinlicher sein als eine niedrigere.
- Die aktuelle Bewölkung fließt nicht ein. Da das Modell auf echten Sichtungen basiert, ist durchschnittliches Wetter aber bereits indirekt enthalten.
- Sie bezieht sich auf eine Sichtung irgendwo in Deutschland, nicht auf den eigenen Standort. Im Norden sind die Chancen höher als im Süden.
- Über 2 Stunden hinaus ist keine Vorhersage möglich, da der Sonnenwind erst am Punkt L1 gemessen wird.
- Fallen Satellitendaten aus, wird nur der Echtzeitwert angezeigt (und umgekehrt).
Beispiele:
CME Impact am 11.11.2025
CME Impact am 11.11.2025 (15 min später)
Extrem helles Polarlicht am 10.05.2024
Andreas