Tiedote - Väitöstutkimus tuo selvyyttä ilmakehän hivenkaasujen liikkeisiin

Kuva: Eija Vallinheimo

Väitöstutkimus käsittelee kuljetusprosesseja, jotka levittävät hivenkaasuja kuten otsonia ja vesihöyryä ilmakehässä erityisesti ylemmän troposfäärin ja stratosfäärin alueella.Ilmakehän aaltoilmiöillä on tärkeä rooli kuljetuksessa. Planetaariset aallot ohjaavat suurta yläilmakehän kiertoliikettä, joka kuljettaa sekä materiaa että lämpöä päiväntasaajalta korkeammille leveysasteille ja siten vaikuttaa muun muassa talvella napa-alueen yläilmakehään syntyvän suuren pysyvän matalapaineen alueen eli polaarivorteksin syvyyteen ja lämpötiloihin. Nämä vaikuttavat vuorostaan stratosfäärin pilvien runsauteen ja siten otsonikatoon. Voimakkaat kylmät polaarivorteksit olivat yleisiä 1990-luvun puolivälin tienoilla. Samaan aikaan havaittiin suuria otsonikatoja pohjoisilla napa-alueilla. Noin puolet pohjoisen otsonikerroksen pitkäaikaismuutoksesta voitiin selittää kuljetuksen ja siinä tapahtuneiden muutosten avulla.

Väitöstyön toisessa osassa tutkittiin otsonin ja vesihöyryn pystykuljetusta troposfäärin ja stratosfäärin välillä. Havainnot sekä laskelmat osoittivat, että myös troposfäärin ja stratosfäärin vaihtokuljetuksessa ilmakehän aaltoilmiöillä, tässä erityisesti napasuuntaisten Rossby-aaltojen murtumisella, on erittäin tärkeä osa.

Troposfääri on maanpinnalta noin 10 kilometrin korkeuteen ulottuva ilmakehän sääkerros. Stratosfääri taas on 10 - 50 kilometrin korkeusalue, jossa pääosa otsonikerroksesta sijaitsee. Hivenkaasujen pitoisuus on pieni, tyypillisesti joitakin miljoonasosia koko ilmamassasta, mutta usein niiden ympäristömerkitys on pitoisuuksiin nähden erittäin suuri. Esimerkiksi otsonikerros on ainoa tehokas suojakilpi auringon vaarallisia ultraviolettisäteitä vastaan ja elämä maapallolle on kehittynyt sen suojassa. Vesihöyry taas on ilmakehän voimakkain kasvihuonekaasu, mutta se on myös tärkeä otsonikemian komponentti, jolla on myös merkittävä rooli stratosfäärin pilvien muodostumisessa. Mittauksin havaittuja piirteitä otsonikerroksessa, sen pitkäaikaisissa muutoksissa ja tai vesihöyryn ilmakehäjakaantumisessa ei voida selittää pelkästään kemiallisten prosessien avulla. Tarvitaan myös ilmakehävirtausten dynamiikan ja sen pitkäaikaismuutosten ymmärtämistä. Asian tekee ajankohtaiseksi se, että ilmastonmuutoksen odotetaan muuttavan ilmakehän käyttäytymistä.

Alexey Karpechko on kotoisin Petroskoista. Hän valmistui Pietarissa sijaitsevasta Hydrometeorologisen yliopistosta meritutkimuksen tiedekunnasta vuonna 1996 ja suoritti fysiikan kandidaatin tutkinnon Moskovan yliopistossa vuonna 2001. Hän on työskennellyt Sodankylässä Ilmatieteen laitoksen Lapin ilmatieteellisessä tutkimuskeskuksessa vuodesta 2002 lähtien. Karpechko väittelee Helsingin yliopiston ilmakehätieteiden laitoksessa 4. toukokuuta klo 10. Väitöksen otsikko on "Dynaamiset prosessit stratosfäärissä ja ylemmässä troposfäärissä ja niiden vaikutus hivenkaasujen leviämiseen napa-alueiden ilmakehässä".

Lisätietoja:

Tutkija Alexey Karpetchko, puh. 040 5100 679, alex.karpetchko@fmi.fiTutkimusprofessori Esko Kyrö, puh. 040 5527438, esko.kyro@fmi.fi