Mesoskalaer: Å bygge broer mellom skalaer i rommet

Koblingen mellom solvinden og Jordens magnetfelt gir opphav til substormer, som er en fysisk prosess der energi som har bygget seg opp fra solvinden plutselig frigjøres og skaper vakre nordlys. To grunnleggende aspekter ved samspillet mellom Solen og Jorden er magnetisk rekonneksjon, som kan kvantifiseres gjennom rekonneksjons-elektriske felt, og elektriske strømmer som er justert med Jordens magnetfelt. Magnetisk rekonneksjon, en universell plasmaprosess i hele det magnetiserte universet, innebærer en endring i topologien til magnetfeltet og oppstår der motstående magnetfelt opphever hverandre. Feltjusterte strømmer er mekanismen gjennom hvilken koblingen mellom magnetosfæren og ionosfæren finner sted.

I de senere år har man forstått at både rekonneksjon og feltjusterte strømmer forekommer på skalaer mellom de partikkelkinetiske og de globale skalaene, kalt mesoskalaer. På grunn av begrensninger i datadekningen hadde imidlertid verken rekonneksjons-elektriske felt eller feltjusterte strømmer tidligere blitt kvantifisert over store områder og med mesoskalal oppløsning samtidig.

I sin avhandling brukte Gasparini en ny dataassimilasjonsteknikk utviklet av hennes forskningsgruppe ved UiB for å oppnå globale mønstre av ionosfærisk elektrodynamikk. Dette gjorde det mulig å løse både rekonneksjons-elektriske felt på mesoskalaene og mengden av mesoskalafeltjusterte strømmer over en hel halvkule under en substorm. I dataassimilasjonsteknikken brukte Gasparini flere typer data, inkludert radarmålinger av ionosfærisk konveksjonshastighet, bakkemagnetfeltdata og globale nordlys-bilder fra NASAs IMAGE-satellitt. I tillegg utviklet hun en ny metode for data-modellsammenligninger, og sammenlignet resultatene fra de virkelige dataene med resultater fra globale numeriske simuleringer av Jordens magnetosfære og ionosfære, ved bruk av MAGE-modellen utviklet ved Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory.

Personalia

Sara Gasparini (f. 1993) er oppvokst i Italia og har en bachelorgrad i materialvitenskap og teknologi fra Universitetet i Torino og en mastergrad i fysikk fra NTNU i Trondheim. I 2020 startet Sara på en stipendiatstilling på UiB. I doktorgradsperioden har Sara gjennomført utenlandsopphold ved NASA Goddard Space Flight Center og etablerte samarbeid med John Hopkins University Applied Physics Laboratory. Veiledere var Karl M. Laundal, Spencer Mark Hatch og Cecilia Norgren fra Institutt for fysikk og teknologi, Jone Peter Reistad (OneSubsea) og Anders Ohma (NORCE Research).