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Früher wollte ich die Sonne fangen. Heute bin ich Forscherin beim DLR
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Wissenschaftliche Tätigkeit / Projektarbeit

Multi-satelliten multi-sensor Ionosphärenuntersuchung

Beginn

ab sofort

Dauer

3 Jahre

Vergütung

bis Entgeltgruppe 14 TVöD

Beschäftigungsgrad

Vollzeit (Teilzeit möglich)

"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. 

Sie werden folgende Themenbereiche bearbeiten:

  • Entwicklung von Inversionstechniken zur Ableitung Ionosphären-Variablen aus satelliten- und bodengestützten Messungen, und Rekonstruktionsverfahren zur 3D-Elektronendichteverteilung des Geo-Plasmas mittels Datenfusion

  • Literaturforschung zur ionosphärischen Variabilität und Dynamik
  • Datenquellen wie IMAGE-Satelliten, Van-Alan-Sonden-Daten und DMSP-Daten (Defense Meteorological Satellite Program) sollen zur Erfassung und Modellierung der ionosphärischen Variabilität untersucht werden
  • Trendanalyse der ionosphärischen Variabilität und Dynamik unter Verwendung langfristiger raum- und bodengestützter Daten und Bestimmung der optimalen Eingabeparameter
  • Entwicklung robuster, autonomer und schnell laufender physikalisch motivierter empirischer Modelle zur Beschreibung der ionosphärischen Variabilität und Dynamik
  • Untersuchung, Bewertung und Entwicklung von Beobachtungstechniken zur Instrumentenkalibrierung und Ionosphärenschätzung unter Verwendung von nicht-konventionellen Daten von neuen Sensoren wie z. B. Smart Phones, staubähnlichen GNSS-Sensoren, LOFAR, EISCAT
  • Entwicklung geeigneter numerischer und algebraischer Techniken zur Datenfusion und Assimilation von Multi-Instrumenten- und Multi-Satellitendaten zur Erzeugung hochgenauer Rekonstruktionen von 3D-Geoplasma
  • Die Implementierung effektiver Echtzeit-Verarbeitungssysteme basiert auf den Programmiersprachen C++, Python und Matlab auf Linux- und Microsoft Windows-Systemen
  • Dokumentation der Arbeitsergebnisse in Publikationen und Projektberichten
  • Verantwortliche Übernahme von Projektaufgaben

Die Mitarbeiter 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:

  • sehr gut abgeschlossenes wissenschaftliches Hochschulstudium (Master oder Diplom) in (Geo-) Physik oder Mathematik/ Informationstechnik
  • Praktische Erfahrungen in der empirischen Modellierung physikalischer Prozesse
  • langjährige Erfahrungen und fundierte Spezialkenntnisse mit der Verarbeitung von Fernerkundungsdaten, Kalibrierung, Datenassimilation mit mathematischen Methoden (z. B. Least Square Methode, Kalman-Filter, maschinelles Lernen)
  • sehr gute Kenntnisse einschlägiger Programmiersprachen (z. B. Fortran, Python, Matlab, C++) und gängiger Betriebssysteme
  • Erfahrungen in der Projektakquisition und im Projektmanagement
  • exzellente Deutsch- und Englischkenntnisse in Wort und Schrift
  • sehr gut abgeschlossene Promotion in Geophysik, Physik oder Mathematik von Vorteil
  • 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. Mainul Hoque
Institut für Solar-Terrestrische Physik

Tel.: +49 3981 480-125

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