Projekti / Programi
Astrofizika in fizika atmosfere
01. januar 2022
- 31. december 2027
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.02.00 |
Naravoslovje |
Fizika |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.03 |
Naravoslovne vede |
Fizika |
Astrofizika, meteorologija, klimatologija, jate galaksij, temna snov, zvezde, medzvezdni prostor, galaktična arheologija, zvezdne kopice, spektroskopija zvezd, Sonce, protuberance, atmosferska dinamika vremena in klime, asimilacija podatkov, numerično napovedovanje vremena, padavine, strojno učenje.
Podatki za zadnjih 5 let (citati za zadnjih 10 let) na dan
30. junij 2024;
A3 za obdobje
2018-2022
| Baza |
Povezani zapisi |
Citati |
Čisti citati |
Povprečje čistih citatov |
| WoS |
559 |
34.734 |
31.902 |
57,07 |
| Scopus |
576 |
36.085 |
33.058 |
57,39 |
Raziskovalci (24)
Organizacije (1)
Povzetek
Program Astrofizika in fizika atmosfere združuje štiri medsebojno povezane delovne pakete, ki se raztezajo v času in prostoru, vendar s podobno metodologijo in fizikalnimi pristopi. Ti sklopi so: (1) Prve skupine galaksij in temna snov, ki jate galaksij uporabi kot laboratorije za preučevanje temne snovi, jih preučuje v kozmoloških simulacijah in kot naravne teleskope, ki omogočajo opazovanja najbolj oddaljenih galaksij v ozadju. (2) Nastanek naše Galaksije in skupine v njej, ki preučuje Rimsko cesto kot tipično spiralno galaksijo v vesolju in z metodami galaktične arheologije razkriva njen nastanek. (3) Skupine zvezd, tudi take z izbruhi in vesoljsko vreme, ki preučuje dvojne in večkratne zvezde ter posebne tipe zvezd, tudi take, ki izmetavajo snov, kot je naše Sonce. (4) Vreme in bodoča klima na Zemlji, ki preučuje uporabo metod strojnega učenja za dolgoročne napovedi vremena, raziskuje spremembe atmosferske cirkulacije, pripravo začetnega pogoja za meteorološko napoved in verifikacijo napovedi. Širina tematike je bistvena, saj velika večina študentov v državi, ki želijo spoznati vesolje, vreme in podnebje, študira pri nas; program je tudi referenčna točka znanja za obveščanje širše javnosti in odločevalcev v Sloveniji. Vse štiri teme obravnavamo v tesnem sodelovanju z najboljšimi znanstvenimi skupinami po svetu. Pri tem imamo zagotovljen dostop do opazovanj vesoljskega teleskopa James Webb, misije Gaia Evropske vesoljske agencije, satelitov za opazovanje Sonca in do več sodobnih spektroskopskih pregledov neba in teleskopov, ki opazujejo z zemeljskega površja. Za modeliranje pojavov uporabljamo velike računalniške gruče, meteorološke raziskave pa gradijo tudi na rezultatih nedavno uspešno zaključenega projekta Evropskega raziskovalnega sveta (ERC).
Pomen za razvoj znanosti
Programska skupina je del nekaterih najbolj ambicioznih mednarodnih znanstvenih projektov, zato lahko pričakujemo številne izjemne rezultate, objavljene v vrhunskih znanstvenih revijah: 1. Vesoljski teleskop James Webb Space Telescope (JWST, naslednik Hubblovega vesoljskega teleskopa) bo izstreljen oktobra 2021. MB je razvila znanstveni program za enega od štirih instrumentov (NIRISS) na krovu JWST. Tako je tudi članica skupine z zagotovljenim opazovalnim časom na JWST. To nam omogoča zgodnji dostop do podatkov JWST pred ostalimi astronomi, kar zagotavlja uspeh tega programa. 2. Gaia, ena od ključnih misij Evropske vesoljske agencije (ESA), uspešno meri oddaljenosti, gibanja in druge lastnosti preko milijarde zvezd. S tem spreminja vsa področja raziskav vesolja. Ob uspešnem delovanju bo delovanje satelita podaljšano vsaj do leta 2025. Pričakujemo, da bomo kot soavtorji sodelovali pri dveh javnih objavah podatkov, ki jih je mogoče pričakovati do takrat, končni rezultati misije pa bodo objavljeni do konca desetletja. Druga javna objava podatkov satelita Gaia je bila najbolj citirana publikacija o vesoljskih raziskavah v letu 2018, prihajajoče pa imajo podoben potencial. 3. Smo del nekaterih najbolj ambicioznih zemeljskih spektroskopskih pregledov neba, ki dopolnjujejo Gaio: Galah, Gaia-ESO, 4MOST, MSE. Večinoma sodelujemo v vodilni vlogi in smo odgovorni za (posamezne dele) obdelave podatkov. Podrobno poznavanje podatkov nam omogoča tudi odpiranje novih raziskovalnih tem, na primer študij sestave in dinamike medzvezdnega prostora, zvezdnih kopic, dvojnih zvezd in statistično analizo redkih tipov zvezd. To znanje nam koristi tudi pri sodelovanju v bodočih vesoljskih misijah Evropske vesoljske agencije, Platon in Athena. 4. MB ima primarni dostop do nekaterih največjih opazovalnih instrumentov (10-metrska teleskopa Keck na Havajih), DF pa je vzpostavila sodelovanje v velikih evropskih centrih za obdelavo podatkov. Podobno so sodelavci v meteorologiji vzpostavili sodelovanje v Evropi (npr. v Hamburgu in v Evropskem centru za srednjeročne napovedi ECMWF) in v ZDA (Nacionalni center za atsmoferske raziskave NCAR), pri čemer so gradili na sodelovanjih, ki so jih vzpostavili med nedavno uspešno zaključenim projektom ERC, ki so ga vodili. 5. SJ je ključna članica pri vesoljskih misijah ESA, ki opazujejo Sonce s koronografom Solar Orbiter/Metis v vidni in UV svetlobi, s koronografom PROBA-3 /ASPIICS v vidni svetlobi in v helijevih črtah in s spektroskopom IRIS/NASA v UV svetlobi. Ta opazovanja skupaj s spektroskopskimi podatki, dobljenimi z Zemlje, uporablja za podrobno fizikalno proučevanje sončevih protuberanc. Te raziskave prispevajo k boljšemu razumevanju lokalnega vesoljskega vremena in spremenljivosti zvezd na splošno. 6. Uporaba metod globokega učenja v meteorologiji je ""vroča tema"". saj s tako analizo obsežnih podatkov lahko izboljšamo napovedi in preučujemo dinamične sklopitve v ozračju. 7. GS je močno vpleten v razvoj novih metod za verifikacijo napovedi. Njegovo znanje o tej temi in mednarodno sodelovanje zagotavlja najvišjo raven raziskav in povezanih objav. Ta sodelovanja nam omogočajo, da sodelujemo pri širši sliki, ki sega od (1) preučevanja prvih skupin galaksij, nastajanja prvih galaksij v mladem vesolju in vloge temne snovi pri tem, do (2) nastajanja in združevanja vesoljskih teles v naši Galaksiji, do (3) boljšega fizikalnega razumevanja skupin zvezd, vključno z eruptivnimi, ki ustvarjajo vesoljsko vreme, in končno do (4) boljših vremenskih napovedi in razumevanja podnebja v prihodnosti na Zemlji. To je nekaj najpomembnejših in najbolj vročih vprašanj iz astrofizike in meteorologije. Sodelovanje pri teh najsodobnejših temah je priložnost za doktorske študente in pospešuje razvoj astronomije, meteorologije in klimatologije v Sloveniji. Obenem tako večamo ugled države, prispevamo k mednarodni delitvi dela in prispevamo v svetovno zakladnico znanja.
Pomen za razvoj Slovenije
POTENCIALNI VPLIV NA GOSPODARSKI RAZVOJ: Program razvija metode, ki večinoma predstavljajo vrhunec razvoja in so v mnogih primerih zelo koristne tudi zunaj raziskovalnih usmeritev programa. Zbirke podatkov v astrofiziki in meteorologiji / klimatologiji so zdaj: (a) zelo velike (satelit Gaia ustvari 10 ^ 14 podatkovnih točk, surovi satelitski podatki, ki jih je treba vključiti v vremensko napoved, so podobne velikosti), (b) različne kakovosti, včasih s sistematičnimi napakami, ki niso normalno porazdeljene, (c) z nepredvidljivimi odstopanji zaradi napak pri meritvah ali nepričakovanih fizikalnih pojavov, in (d) potrebujejo hitro in popolnoma avtomatizirano odločanje. Metode umetne inteligence, razvite v zadnjem desetletju, so edina pot do uspeha. Tu uporabimo interdisciplinarni pristop, ki uporablja poznane matematične metode, vendar jih prilagodimo tako, da omogočajo veliko večje hitrosti in s tem njihovo uporabo na veliko večjih naborih podatkov kot prej. Rezultati, ki so javno objavljeni, so torej neposredno uporaben izdelek napredne programske opreme. Vesolje ima lahko neposreden vpliv na bližnjo okolico Zemlje. Izbruhi na Soncu (ki so del našega raziskovalnega področja) vplivajo na tehnologijo v vesolju in na Zemlji, pa tudi na zdravje in življenje ljudi, telekomunikacije in navigacijske sisteme. Kljub temu še vedno ne razumemo popolnoma, kaj povzroča magnetne nevihte, kako pogosto, kdaj in kje se pojavijo. Pridruženo članstvo Slovenije v ESA nam je omogočilo, da smo postali del ekip Solar orbiter in PROBA-3, torej sodelujemo pri tehnološkem napredku v napovedovanju vesoljskega vremena. Uporaba metod strojnega učenja v meteorologiji, izboljšanje kakovosti začetnih pogojev za numerično napovedovanje vremena, boljše razumevanje sprememb kroženja zraka in izboljšanje preverjanja napovedi lahko povečajo zanesljivost vremenskih napovedi in modeliranja sprememb podnebja, kar ima pomemben dolgoročen gospodarski učinek. Te dejavnosti neposredno prelivamo v prakso: tako so zgoraj omenjene nove metode, ki vključujejo umetno inteligenco, od leta 2020 del učnega programa magistrskega študija na naši fakulteti. Jasno je, da naše strokovno znanje o klimatologiji neposredno in pomembno vpliva na trenutni gospodarski razvoj. Smo tudi del strokovnih referenčnih strokovnih skupin, ki oblikujejo odziv na podnebno krizo. POTENCIALNI VPLIV NA DRUŽBENI IN KULTURNI RAZVOJ To je referenčni raziskovalni program s področja napovedovanja vremena, klimatologije, astrofizike in kozmologije v Sloveniji. S ponosom poudarjamo, da so 4 od 9 raziskovalcev ženske in da ženske vodijo polovico delovnih paketov. Program ima za družbo izreden pomen in je očitno pomemben za promocijo države, dostop do tujega znanja in vključenost v mednarodno delitev dela, poleg tega pa želimo opozoriti na štiri specifične vplive: 1. Tehnološki napredek. Smo del vrhunskega mednarodnega znanstvenega sodelovanja. Naši prispevki k tehničnemu razvoju prinašajo delovna mesta in zaposlitvene možnosti na področjih razvoja programske opreme, temelječe na umetni inteligenci, napredne uporabe optičnih vlaken, optičnih komponent in razvoja instrumentov. To vpliva na lokalno raziskovalno infrastrukturo, poklicne povezave ter promocijo Slovenije in njenih raziskovalnih in industrijskih potencialov. Upoštevati je treba, da s tem povezan razvoj človeških virov (npr. študenti, ki so doma v uporabi umetne inteligence za interpretacijo obsežnih podatkovnih setov s pristranostmi) spodbuja družbo na splošno. 2. Izobraževanje. Programska skupina je odgovorna za poučevanje astronomije, astrofizike in meteorologije na Univerzi v Ljubljani, ki je edini tovrstni celovit program v Sloveniji. Člani skupine so odgovorni za 30 različnih predmetov na vseh ravneh študija, ki se redno posodabljajo. Študenti so v stiku z razvojem naših širših raziskovalnih področij, med študijem se naučijo kritične in efektivne uporabe sodobnih instrumentov. Sodelujemo pri razvoju novih predmetov, od leta 2020 je to tudi strojno učenje. Na naših oddelkih so diplomanti, ki so visoko usposobljeni za reševanje sodobnih problemov, zelo iskani po svojih sposobnostih in prispevajo k razvoju in blaginji Slovenije. Hkrati imajo lahko kvalificirano mnenje o nevarnostih in težavah za družbo, ki jih utegne prinesti tehnološki napredek. 3. Popularizacija znanosti. Skupina je zelo aktivna pri obveščanju širše javnosti na vseh ravneh. Pri tem znanost v Sloveniji lahko izkoristi dejstvo, da je država razmeroma majhna: tako imajo lahko novinarji in širša javnost neposreden dostop do raziskovalcev, pri čemer se izognejo običajnemu filtru služb za odnose z javnostjo. Prepričani smo, da je naša programska skupina vzorčni primer takšnih nenehnih prizadevanj z okoli 20 javnimi predavanji, 20 znanstvenimi prispevki in 60 intervjuji z elektronskimi mediji na leto. Vse to storimo prostovoljno, a tudi ugotavljamo, da nas pogosto spodbujata navdušeni odziv in množična udeležba na teh prireditvah. 4. Baza znanja za oblikovalce politik. Oblikovalci politik in širša javnost morajo razumeti glavna vprašanja, da bi lahko sprejeli premišljene odločitve, pri čemer je podnebna kriza odličen primer. Naše pobude je nagradila tudi Evropska meteorološka zveza. Neposredne interakcije z oblikovalci politik, vključno s predsednikom republike, dajejo upanje, da bomo javno mnenje usmerili k rešitvi, sprejemljivi za družbo in planet.
