Avaruussäätutkimus

Ryhmä tutkii avaruussäätä eli maapallon lähiavaruuden ja yläilmakehän (ionosfäärin) sähkömagneettisia ilmiöitä. Tutkimuksen ohessa ryhmän tehtävänä on kehittää ennustemenetelmiä sekä jalostaa osaamistaan yhteiskunnallisesti merkittäviksi tuotteiksi ja palveluiksi.

Paikannussatelliittien ja maanpinnalla toimivien vastaanottimien välillä kulkevia signaaleja hyödynnetään tomografisessa inversiossa, jonka tuloksena saadaan kolmiulotteinen kuva ionosfäärin elektronipitoisuudesta.

Galileo-, GLONASS- ja GPS-järjestelmien avulla voidaan seurata ionosfäärin häiriöisyyttä Suomen yläpuolella. Paikannussatelliittien ja maanpinnalla toimivien vastaanottimien välillä kulkevia signaaleja hyödynnetään tomografisessa inversiossa (Tomoscand), jonka tuloksena saadaan kolmiulotteinen kuva ionosfäärin elektronipitoisuudesta. Vasemmalla nähdään inversiossa käytettyjen satelliitti–vastaanotin-linkkien läpäisypiste ionosfäärissä 1000 km:n korkeudella ja oikealla inversion tuottama arvio elektronipitoisuudesta. Elektronipitoisuuden vaihteluita voidaan hyödyntää esimerkiksi napa-alueiden lentoliikenteessä HF-radioviestinnän luotettavuuden arviointiin.

Avaruussääpalvelut

Ryhmä vastaa Ilmatieteen laitoksen avaruussääpalvelusta, johon kuuluu muun muassa päivittäinen revontuliennuste sekä suurimpien avaruusmyrskyjen aikaan annettavia viranomaisvaroituksia. Kansallisten hankkeiden ohella ryhmä toimii aktiivisesti myös useissa kansainvälisissä verkostoissa, joista tärkeimpiä ovat

Euroopan avaruusjärjestölle (ESA) ja
Kansainväliselle siviili-ilmailujärjestölle (ICAO)

avaruussääpalveluja tarjoavat yhteisöt, esimerkiksi Pecasus-konsortio.

Avaruussään tutkimus

Avaruussään tutkimus ja palveluiden kehitys nojaa vahvasti Ilmatieteen laitoksen omien maanpintamittalaitteiden keräämään aineistoon (MIRACLE). Avaruussään tutkimusryhmä on kehittänyt mittausaineiston analysointiin menetelmiä, joita hyödynnetään myös IL:n ulkopuolella useissa tutkimushankkeissa. Ryhmällä on pitkän ajan kokemusta erityisesti sähkönjakeluverkkoja avaruussäämyrskyjen aikaan haastavien geomagneettisesti indusoituvien virtojen tutkimuksessa. Muita keskeisiä tutkimusaloja ovat

satelliittien pintavarausten kertymiseen liittyvä plasmafysiikka ja
ionosfäärihäiriöt navigointi- ja kommunikointijärjestelmissä.

Avaruussääilmiöitä globaalissa mittakaavassa mallinnetaan magnetohydrodynamiikkaan perustuvalla tietokonesimulaatiolla, jota IL:ssä on kehitetty ja ylläpidetty 1990-luvulta lähtien. Ryhmä osallistuu myös Maan magneettikentän muutosten seurantaan järjestelmällisten mittausten avulla ja edesauttaa siten ajantasaisen erantotiedon ylläpitoa Suomen alueella.

Ionosfäärivirtoja esitettynä kartalla. Väriskaalaus kertoo virtojen voimakkuuden ja nuolet suunnan.

Ionosfäärivirtoja Suomen yllä arvioituna maanpintamagneettikenttämittausten perusteella.