MISO: Metadata for Ionospheric and Space Weather Observations

Derzeit erfolgt die Datensammlung hauptsächlich durch die Instrumentierteams verschiedener ESA-, NASA-, JAXA- und anderer Agenturenmissionen. Unterschiedliche Datenprodukte, oft sogar aus derselben Satellitenmission, verwenden verschiedene Formate und nutzen selten die Standardpraktiken, die in besser koordinierten Gemeinschaften wie der Atmosphären- und Ozeanwissenschaft anerkannt sind. Darüber hinaus werden Versionen und Attribute von Daten, Instrumenten-PIDs und Workflows nicht ordnungsgemäß erfasst, was eine Reproduktion der Ergebnisse praktisch unmöglich macht. Als Folge dieses Mangels an Standardisierung sowohl im Datenzugriff als auch im Format ist die Zugänglichkeit und Wiederverwendbarkeit von Daten, die von Satellitenmissionen mit Budgets von bis zu mehreren hundert Millionen Euro bereitgestellt werden, erheblich eingeschränkt. Ein Beispiel: Die NASA-Flaggschiffmission Van Allen Probes umfasste eine Reihe von Instrumenten, und jedes der Instrumentierteams verwendete unterschiedliche Metadatenstandards sowie verschiedene Datenformate. Die Rekonstruktion des historischen Verhaltens der Strahlungsgürtel ist noch komplizierter, da die meisten historischen Daten in Binärcodes geschrieben sind, manchmal mit wenig Dokumentation.

Ähnlich ist die Quantifizierung der niedergehenden Flüsse, die als Eingabe für atmosphärische Modelle aus Strahlungsmessungen benötigt werden, oft schwierig, da relevante Eigenschaften zur Schätzung der Niederschlagsmengen entweder nicht bereitgestellt oder schwer zu erhalten sind. Die Situation ist für ionosphärische Beobachtungsdaten, die exponentiell wachsen, ähnlich. Zahlreiche ionosphärische Messungen, die von den GNSS-Satelliten, wissenschaftlichen Missionen wie COSMIC I, COSMIC II und mittlerweile kommerziellen Flotten wie Spire bereitgestellt werden, liefern eine große Menge an Messungen, die in verschiedenen Metadatenformaten beschrieben werden.

Erste Bemühungen wurden unternommen, um eine Standardisierung für die Strahlungsgürtelphysik einzuführen. Das Komitee für Weltraumforschung (COSPAR) Panel für Strahlungsgürtel-Umweltmodellierung (PRBEM) entwickelte die „Standard-Dateiformatrichtlinien für Partikelzählraten“ für Daten, die im CDF-Format gespeichert sind. Die NASA’s Space Physics Data Facility (SPDF) nutzt diese Richtlinien für mehrere Produkte, verwendet jedoch unterschiedliche Formate für verschiedene Gemeinschaften von Datenanbietern und Interessengruppen. Das Format enthält Attribute, die Metadaten beschreiben können, aber es enthält keine Informationen zu Workflows und nutzt keine persistenten Identifikatoren. Für die ionosphärische Wissenschaft hat das DLR Neustrelitz Pionierarbeit bei der Einführung von Formaten für die ionosphärische Gemeinschaft während seiner Beteiligung an den Satellitenmissionen CHAMP und GRACE als Betreiber für die Erzeugung und Verteilung von ionosphärischen Produkten geleistet. Später

Die Beteiligung des DLR an mehreren nationalen (SWACI, IMPC) und EU-Projekten wie ESPAS und PITHIA-NRF führte zur Entwicklung erster vorbereitender Standards für ionosphärische Produkte. Der zunehmende Einsatz von Datenassimilation und maschinellem Lernen, die eine große Menge an Daten aus verschiedenen Quellen erfordern, macht dieses Projekt besonders aktuell.

MISO - Metadaten für ionosphärische und Weltraumwetterbeobachtungen ist ein gemeinsames Projekt der Helmholtz-Zentren GFZ, DLR und KIT, das im Rahmen der HMC-Projektkohorte 2022 gefördert wird.