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Wissenschaftliche Tätigkeit / Projektarbeit

Multi-Satelliten Multi-Sensor Ionosphärenuntersuchung

Beginn

1. September 2019

Dauer

3 Jahre

Vergütung

bis Entgeltgruppe 14 TVöD

Beschäftigungsgrad

Vollzeit

"Spitzenforschung braucht auf allen Ebenen exzellente Köpfe - besonders noch mehr weibliche! Starten Sie bei uns, wir freuen uns auf Ihre Bewerbung" Ihre Prof. Dr. Pascale Ehrenfreund - Vorsitzende des Vorstands

Am Institut für Solar-Terrestrische Physik des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) werden solar-terrestrische Beziehungen mit dem Schwerpunkt Ionosphäre und deren Bezug zu Phänomenen und Auswirkungen des Weltraumwetters untersucht.

Moderne Kommunikations- und Navigationssysteme sowie hochauflösende Radarverfahren der Fernerkundung arbeiten mit Funkwellen deren Ausbreitung durch den elektrisch leitfähigen Teil der Erdatmosphäre, die Ionosphäre, signifikant beeinflusst wird. Angesichts ständig wachsender Anforderungen an Genauigkeit, Verfügbarkeit und  Zuverlässigkeit der genutzten Radiosignale ist eine möglichst umfassende Kenntnis der Ausbreitungseigenschaften der Ionosphäre erforderlich. Hierzu und zum Verständnis der grundlegenden solar-terrestrischen Beziehungen sind umfassende Beobachtungen des Zustandes der Ionosphäre und verschiedener Weltraumwetter-Faktoren, einschließlich Sonnenwind sowie signifikanter Kopplungsprozesse mit der Magnetosphäre, Thermosphäre, Atmosphäre und Lithosphäre erforderlich.

Die erforderlichen Messtechniken fokussieren auf die Nutzung boden- und satellitengestützter Signale der Globalen Navigations-Satelliten-Systeme (GNSS) wie GPS, GLONASS, Beidou und Galileo. Die ständig steigende Zahl der Empfängernetze und Satellitenmissionen als auch der weitere Ausbau der Navigationssysteme ermöglicht ein sehr genaues und permanentes echtzeitnahes Monitoring  der globalen Ionosphäre. Weitere Messtechniken wie vertikale Sondierung (VS), Incoherent Scatter Radar (ISR), Very Low Frequency (VLF)- Verfahren und Radio Beacon- Techniken ergänzen das Beobachtungsspektrum in geeigneter Weise.

Derartige multi-sensorale Beobachtungen ionosphärischer Variablen erlauben die für die Einschätzung der Funkwellenausbreitung notwendige Rekonstruktion der dreidimensionalen Elektronendichteverteilung sowohl in ausgewählten Regionen als auch global. Hierzu sind die aus verschiedenen Messtechniken stammenden Daten mit unterschiedlichen räumlichen und zeitlichen Skalen zu harmonisieren und zu fusionieren, so dass ein konsistentes Gesamtbild des ionosphärischen Verhaltens entsteht. Dies schließt die Lösung von Aufgaben zur empirische Modellierung und Vorhersage ein.

Die direkten und multi-sensoral rekonstruierten Beobachtungsergebnisse sind einerseits Gegenstand eigenständiger wissenschaftlichen Publikationen. Andererseits liefern sie die unverzichtbare Datengrundlage für weiterführende theoretische Untersuchungen zum Verhalten der Ionosphäre und seiner Vorhersage als auch für einen zuverlässigen operationellen Weltraumwetter-Dienst über das Ionospheric Monitoring and Prediction Center (IMPC) des DLR. 

Am neuen Institut für Solar-Terrestrische Physik werden deshalb Mitarbeitende zur Bearbeitung folgender Themenbereiche gesucht:

  • Entwicklung effektiver Prozessierungs-Systeme für die echtzeitfähige Bearbeitung  umfangreicher Datensätze von verschiedenen Monitoringsystemen wie z.B. satelliten- und bodengestützte GNSS-Messungen
  • Entwicklung von Algorithmen und Inversionstechniken zur Ableitung  aussagekräftiger Ionosphären-Variablen und zugeordneter  Qualitäts- und Kalibrierungs-Parameter aus satelliten- und bodengestützten Messungen
  • Entwicklung geeigneter Techniken der Daten-Fusion und -Assimilation zur Bereitstellung hochgenauer Rekonstruktionen der 3D Elektronendichteverteilung auf der Basis multi-sensoraler Elektronendichtemessungen (integrale GNSS Messungen, Radarverfahren, in situ  Messungen auf Satelliten)
  • Entwicklung empirischer Modelle und Vorhersagemodelle für modellgestützte Verfahren der Datenverarbeitung als auch für Aufgaben des Weltraumwetter-Dienstes im IMPC
  • Entwicklung von Konzepten und Verfahren zur Nutzung der Erkenntnisse für präzise und sicherheitskritische GNSS- Anwendung und Services
  • Überführen der entwickelten Algorithmen in das IMPC („Ionospheric Monitoring and Prediction Center“) und Sicherstellung eines kontinuierlichen Services  

Die Mitarbeitenden des Instituts verfügen über langjährige Erfahrungen beim Monitoring der Ionosphäre insbesondere mittels satelliten- und bodengestützter GNSS-Techniken sowie der empirischen Modellierung der Ionosphäre.

Ihre Qualifikation:

  • abgeschlossenes wissenschaftliches Hochschulstudium (Master oder Diplom) in (Geo-)Physik oder Mathematik/Informationstechnik
  • abgeschlossene Promotion in Geophysik, Physik oder Mathematik
  • langjährige Erfahrungen in der empirischen Modellierung physikalischer Prozesse
  • langjährige fundierte Spezialkenntnisse und praktische Erfahrungen in der Entwicklung von 3D Datenassimilations- und Tomographie-Verfahren (z.B. die Anwendung von Kalman-Filtern)
  • sehr gute Kenntnisse einschlägiger Programmiersprachen (z.B. Fortran, Python, Matlab, C++) und gängiger Betriebssysteme
  • Erfahrungen in der Projektakquisition, im Projektmanagement und in der Publikation wissenschaftlicher Arbeiten
  • exzellente Deutsch- und Englischkenntnisse in Wort und Schrift
  • Teamfähigkeit sowie selbständige, kreative und zielorientierte Arbeitsweise wünschenswert

Ihr Start:

Freuen Sie sich auf einen Arbeitgeber, der Ihr Engagement zu schätzen weiß und Ihre Entwicklung durch vielfältige Qualifizierungs- und Weiterbildungsmöglichkeiten fördert. Unser einzigartiges Arbeitsumfeld bietet Ihnen Gestaltungsfreiräume und eine unvergleichbare Infrastruktur, in der Sie Ihre Mission verwirklichen können. Vereinbarkeit von Privatleben, Familie und Beruf sowie Chancengleichheit von Personen aller Geschlechter (m/w/d) sind wichtiger Bestandteil unserer Personalpolitik. Bewerbungen schwerbehinderter Menschen bevorzugen wir bei fachlicher Eignung.

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Fachliche/r Ansprechpartner/in

Dr. Mohammed Mainul Hoque
Institut für Kommunikation und Navigation

Tel.: +49 3981 480-125

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