Výzkumný program: Vesmír pro lidstvo

Jsou na Marsu blesky?

Jedním z přístrojů připravovaných pro přistávaci platformu sondy ExoMars 2020 je modul vlnového analyzátoru WAM, který vyvíjíme na Oddělení kosmické fyziky ÚFA AV ČR jako součást systému MAIGRET. Hlavním úkolem připravovaného vlnového analyzátoru bude pomoci odpovědět na tyto otázky:

  • Mohou se k povrchu planety šířit elektromagnetické vlny přicházející z meziplanetárního prostoru?
  • Můžeme pozorovat elektromagnetické signály pocházejících z elektrickým výbojům v prachových bouřích?

Právě pro možnost pozorovat tyto vlny jsou podstatné místní magnetické anomálie. Ty jsou v okolí dvou možných míst přistání (Oxia Planum a Mawrth Vallis) přítomné jen v omezené míře. Přesto doufáme, že pokud se nám podaří na Marsu měkce přistát, zaznamená náš přístroj nová a možná i nečekaná pozorování.

Ledové měsíce planety Jupiter

Sonda JUICE (JUpiter ICy moons Explorer) byla Evropskou kosmickou agenturou vybrána v květnu 2012 jako první z nejvýznamnější kategorie "velkých" (L-class) misí evropského programu Cosmic Vision. Její předpokládaný start je v roce 2022 a přílet k planetě Jupiter v roce 2030. Oddělení kosmické fyziky ÚFA AV ČR nás zastupuje v užším šestičlenném vedení jednoho z připravovaných vědeckých přístrojů této sondy. S kolegy ze švédského ústavu kosmické fyziky a dalších čtyř evropských vědeckých institucí zodpovídá za koordinaci vývoje a stavby přístroje RPWI (Radio and Plasma Waves Investigation) a za přípravu jeho měření. Účast na tomto kosmickém projektu tak pro nás znamená především možnost navrhnout nová měření v nesmírně zajímavém systému měsíců planety Jupiter.

Na Slunce!

I po desetiletích výzkumu a soustavném pozorování zůstává ve sluneční fyzice řada nezodpovězených otázek. Sonda Solar Orbiter bude mít za úkol studium fyzikálních procesů ve vnitřní heliosféře a jejich mapování na zdrojové oblasti a strukturu slunečního povrchu, jakož i měření parametrů plazmatu, elektromagnetických polí a energetických částic ve slunečním větru v blízkosti Slunce.  Oddělení kosmické fyziky ÚFA AV ČR vyvinulo modul TDS (Time Domain Sampler), jenž je součástí přístroje RPW (Radio and Plasma Waves) umístěného na palubě sondy. Úkolem tohoto přístroje bude pozorování plazmových (Langmuirových) vln spojených se slunečními erupcemi, meziplanetárními rázovými vlnami a jinými poruchami ve slunečním větru. Langmuirovy vlny hrají významnou roli ve fyzice slunečního větru a jsou také zdrojem radiových emisí. TDS je navržen tak, aby detailně zachytil procesy, které jsou zatím velice málo pochopeny, a to především energetickou výměnu mezi elektronovými svazky a radiovými vlnami skrze Langmuirovy vlny. Přístroj má dále implementované algoritmy pro detekci pulzů pozorovaných na elektrických anténách při dopadu prachových částic na družici a jejich statistickou analýzu v delších časových obdobích.  

Skrytá tvář bouří

Přístroj IME-HF (Instrument de Mesure du champ Electrique Haute Fréquence) vyvinutý na Oddělení kosmické fyziky ÚFA AVČR ve spolupráci s laboratoří LPC2E v Orléans bude součástí komplexního měření na družici TARANIS. Jeho práce bude koordinována s ostatními přístroji na palubě a bude zaměřen na širokopásmové měření elektromagnetických vln o kmitočtech od několika kHz až do 37 MHz. Cílem těchto měření bude:

  • Detekce možných elektromagnetických signálů, které jsou buzené elektrickými výboji v zemské atmosféře, zejména výboji mezi troposférou a ionosférou, tzv. sprity, jety a záblesky záření v gama či rentgenové oblasti spektra.
  • Stanovení vlastností zdrojových bleskových výbojů v atmosféře z jejich vysokofrekvenčních projevů, především určení výšky bleskového výboje nad povrchem Země a detekce mezi-oblakových výbojů. Výška výbojů nad povrchem Země je jedním z důležitých parametrů při jejich analýze. Lze ji určit na základě rozdílu v čase detekce dvojice trans-ionosférických pulsů (TIPPs - Trans-Ionopheric Pulse Pairs).
  • Detekce možných elektromagnetických signálů spojených s vysypáváním částic do atmosféry nebo s jejich urychlováním na relativistické energie.
  • Identifikace charakteristických frekvencí ionosférického plazmatu na základě měření vysokofrekvenčních radiových emisí.
  • Globální mapování přírodních a umělých vysokofrekvenčních vln.

Blýská se...

Širokopásmové elektromagnetické měření blesků: aktuální data jsou zaznamenávaná na čtyřech různých observatořích přístroji vyvinutými a sestavenými na Oddělení kosmické fyziky ÚFA AV ČR. Tato měření slouží jako pozemní protějšek přístrojového vybavení, které připravujeme pro družicové projekty TARANIS, Luna Resurs Orbital, Strannik a Resonance.

 

 

Výzkumný program: Přírodní hrozby 

Projekt: Aktuální předpověď teploty a stavu vozovky na trase Ostrov – Cínovec

Rok projektu: 2017

V rámci programu Strategie AV21 jsme ve spolupráci s Českým hydrometeorologickým ústavem a firmou ChanGroup připravili výpočet a prezentaci aktuální předpovědi teploty a stavu vozovky na trase Ostrov – Cínovec.

Předpověď je počítána modelem FORTE vyvinutým v oddělení meteorologie Ústavu fyziky atmosféry AVČR, v. v. i. Model je založen na řešení rovnice tepelné bilance a využívá data ze silničních stanic a předpovědi numerického modelu ALADIN provozovaného Českým hydrometeorologickým ústavem. Novým rysem modelu FORTE, který je testován na této aplikaci, je výpočet zastínění slunečního svitu přirozenými překážkami v okolí silnice. V současné aplikaci je rozlišení modelu přibližně 3 km (předpověď se počítá pro úseky silnice o délce 3 km). Po otestování předpokládáme zvýšení rozlišení až na 500 m. Model počítá předpověď každou celou hodinu a délka předpovědi je 18 hodin. Řešení grafického zobrazení předpovědí probíhá.

Projekt: Klima web - interaktivní webový portál pro veřejnost

Rok projektu: 2017

V rámci projektu strategie AV21 Přírodní hrozby byl vytvořen interaktivní webový portál, který poskytuje odborné, výzkumem podložené a přesto srozumitelné informace z oboru klimatologie. Na úvodní stránce jsou zobrazeny aktuální data z meteorologické stanice umístěné u budovy ÚFA na Spořilově v kontextu dlouhodobých průměrů a percentilů. Uživatel stránek na první pohled vidí, zda je aktuální počasí (zejména teploty a srážky) pro daný den obvyklé, či se nějak vymyká. Po kliknutí lze zobrazit i jiné prvky jako je vlhkost, rychlost větru nebo atmosférický tlak. Na úvodní stránce si lze přečíst i několik aktualit z klimatologie. Po jednom kliknutí se návštěvník dostane do sekce věnované budoucímu klimatu nebo do sekce věnované extrémním jevům, zejména pak vlnám veder a extrémním srážkám. Na stránkách se také snažíme vysvětlit laické veřejnosti klíčové pojmy jako jsou emisní scénáře, klimatický model, skleníkový efekt apod. Portál je dostupný na adrese www.klimaweb.cz

Projekt: Meteorologický výkladový slovník druhé generace

Rok projektu: 2017

Elektronický výkladový slovník, který je k dispozici uživatelům na webovských stránkách České Meteorologické Společnosti (http://slovnik.cmes.cz), je výsledkem práce Terminologické skupiny ČMeS pod vedením doc. RNDr. Daniely Řezáčové, CSc., pracovnice ÚFA AV ČR, v.v.i. Slovník navazuje na knižní vydání Meteorologického slovníku terminologického a výkladového (B.Sobíšek a kol, 1993, nakl. Academia). Terminologická skupina inovovala původní verzi slovníku v letech 2010-2014, a upravila jej do současné elektronické podoby.

Meteorologický výkladový slovník druhé generace bude postaven na databázovém přístupu. Termíny, hesla (explikace termínů) a jejich cizojazyčné ekvivalenty budou uloženy v databázi. Uživatelské rozhraní bude komunikovat s databází, což umožní výstup shodný se současným stavem, ale i prohledávání dat v databázi podle uživatelského dotazu. Kód slovníku druhé generace zároveň umožní propojení (prolinkování) odkazových hesel a bude tedy možný přímý přístup z daného termínu na odkazované heslo. Zároveň bude umožněno přihlášeným editorům slovníku  navrhovat úpravy hesel přímo v prostředí slovníku. Po schválení administrátorem budou opravy přímo začleněny do slovníku a odpadne tedy přímá ruční editace kódu slovníku.