Die Messung der Variabilität der Ionosphäre durch Swarm-Satelliten und bodengestützte Instrumente ergibt umfassende Einblicke der dynamischen Auswirkungen der Atmosphäre aus tieferen Atmosphärenschichten.
Die Sonne ist die treibende Kraft der Atmosphäre und beeinflusst besonders den oberen Bereich der Atmosphäre, die Ionosphäre. Doch auch in Zeiten geringer Sonnenaktivität treten unerwartete Schwankungen auf. Bodengestützte Messungen, insb. des Ariglow von 80 bis 300 km Höhe, und Messungen der Swarm-Satellitenmission helfen diese Veränderungen zu verstehen, indem sie den Einfluss von atmosphärischen Wellen auf die Ionosphäre untersuchen.
Vom 31. August bis zum 3. September 2026 fand am DLR-Standort Neustrelitz der internationale „Workshop on GNSS Ionosphere (IWGI2026) – Remote Sensing Techniques and Applications“ statt. Die Veranstaltung wurde vom DLR organisiert und bot Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern ein internationales Forum für den Austausch über aktuelle Entwicklungen in der Beobachtung, Modellierung und Anwendung ionosphärischer Daten.
Von der Beobachtung bis zur Vorhersage der Ionosphäre
Ein Schwerpunkt des Workshops lag auf neuen Methoden zur Beobachtung und Rekonstruktion der Ionosphäre. Diskutiert wurden unter anderem boden- und weltraumgestützte Messverfahren, die Bestimmung des sogenannten Total Electron Content (TEC), die Beobachtung ionosphärischer Strukturen sowie die Kombination unterschiedlicher Messsysteme und Datenquellen.
Ein weiterer Schwerpunkt war die Modellierung und Vorhersage der Ionosphäre. Dabei ging es sowohl um physikalisch basierte Modelle als auch um moderne datengetriebene Verfahren und Methoden des maschinellen Lernens. Ziel dieser Entwicklungen ist es, die räumliche und zeitliche Variabilität der Ionosphäre besser abzubilden und beispielsweise globale sowie regionale TEC-Vorhersagen für GNSS-Anwendungen zu verbessern. Auch aktuelle Modellierungsarbeiten des DLR wurden vorgestellt.
Wenn die Ionosphäre Navigation und Kommunikation beeinflusst
Breiten Raum nahm die Untersuchung von ionosphärischen Störungen und Szintillationen ein. Solche kleinräumigen Strukturen im ionosphärischen Plasma können zu Schwankungen von Satellitensignalen führen und damit die Genauigkeit und Verfügbarkeit von GNSS-Anwendungen beeinträchtigen. Vorgestellt wurden unter anderem Arbeiten zu äquatorialen Plasmablasen, Szintillationen in hohen Breiten und deren Auswirkungen auf Navigation, Positionierung und Zeitbestimmung.
Darüber hinaus beschäftigten sich mehrere Beiträge mit den Auswirkungen des Weltraumwetters auf technische Systeme und Infrastrukturen. Dazu gehören beispielsweise die Reaktion der Ionosphäre auf geomagnetische Stürme, die Entwicklung von Warn- und Monitoringdiensten sowie die Berücksichtigung ionosphärischer Effekte bei hochpräzisen GNSS-Anwendungen.
Neue Anwendungen der Fernerkundung
Neben der klassischen Ionosphärenbeobachtung wurden auch neue Fernerkundungsverfahren und Anwendungen von GNSS-Signalen diskutiert. Dazu zählen GNSS-Reflektometrie, Radio-Okkultation und die Nutzung von GNSS-Daten zur Untersuchung der Ozeane, der polaren Eiskappen und der Atmosphäre. Auch die Auswirkungen der Ionosphäre auf solche Messverfahren waren Gegenstand des Workshops.
Weitere Beiträge befassten sich mit der langfristigen Entwicklung der Ionosphäre, mit Veränderungen in den verschiedenen Ionosphärenschichten sowie mit der Verbindung zwischen Ionosphäre und Plasmasphäre. Damit reichte das Themenspektrum von grundlegenden physikalischen Prozessen bis hin zu konkreten Anwendungen in Navigation, Erdbeobachtung und Weltraumwetterdiensten.
DLR Neustrelitz als internationaler Treffpunkt
Mit seinem breiten wissenschaftlichen Programm unterstrich der IWGI2026 die Bedeutung des internationalen Austauschs für die Weiterentwicklung der Ionosphärenforschung. Das DLR-Institut für Solar-Terrestrische Physik präsentierte dabei zahlreiche eigene Arbeiten – unter anderem zu Ionosphärenmodellen, TEC-Vorhersagen, Störungsindizes, Szintillation, Weltraumwetter und GNSS-basierten Monitoring- und Warndiensten.
Der Workshop bot damit nicht nur Gelegenheit, aktuelle Forschungsergebnisse vorzustellen, sondern auch neue Kooperationen anzustoßen und gemeinsame Ansätze für eine bessere Beobachtung und Vorhersage der Ionosphäre zu entwickeln. Gerade angesichts der wachsenden Bedeutung satellitengestützter Navigation und Kommunikation kommt einem verbesserten Verständnis der Ionosphäre eine zunehmende Bedeutung zu.
