Nature Communications: Auringon aktiivisuus vaikuttaa napa-alueiden otsoniin

Nature Communications -lehdessä julkaistun tutkimuksen mukaan Aurinko vaikuttaa keski-ilmakehän otsoniin ja mahdollisesti sitä kautta ilmastoon alueellisella tasolla, mutta ei globaalisti.

Ihminen on vastuussa ilmastomme globaalista lämpenemisestä lisäämällä kasvihuonekaasujen määrää ilmakehässä. Tuoreen tutkimuksen mukaan Auringon aktiivisuuden vaihtelu vaikuttaa keski-ilmakehän otsoniin ja voi näin olla merkittävä tekijä alueellisen ilmastonvaihtelun selittämisessä.  Ilmastonvaihtelu ei ole ilmastonmuutoksen kaltainen trendi vaan syklittäistä vaihtelua auringon aktiivisuuden mukana. "Havaittu otsonivaihtelu voi osaltaan selittää Pohjois-Euroopan, myös Suomen, lauhojen ja kylmien talvien vuorottelua, sillä aikaisemmissa tutkimuksista on saatu viitteitä siitä, että keski-ilmakehän otsonimuutokset voivat kytkeytyä maan pinnalle asti ja vaikuttaa mm. Atlantilta tuleviin ilmavirtauksiin ja Euroopan talvisäähän", pohdiskelee Ilmatieteen laitoksen tutkija Pekka Verronen.

Nyt julkaistu tutkimus vahvistaa ensimmäistä kertaa auringon aktiivisuuden mukana vaihtelevan elektronipresipitaation pitkän aikavälin vaikutuksen ylemmän keski-ilmakehän otsoniin. Tulokset osoittavat, että vaikutukset ovat voimakkaita polaarialueilla. Otsonin määrä vaihtelee 70 - 80 km korkeuksilla jopa yli 30 prosentilla yhden aurinkosyklin eli noin 11 vuoden aikana. Havaittu otsonivaihtelu auringon aktiivisuuden ääripäiden välillä on niin suurta, että sen voi olettaa merkittävästi vaikuttavan ilmakehän lämpötasapainoon, koska otsoni vaimentaa Auringon UV-säteilyä. Nämä lämpötilamuutokset voivat vaikuttaa edelleen ilmakehän tuuliin.

Eletronisade kytkee avaruuden ja keski-ilmakehän otsonin

Ilmatieteen laitoksen, Otagon yliopiston ja British Antarctic Surveyn tekemän tutkimuksen mukaan säteilyvöistä ilmakehään "satavat" elektronit eli ns. elektronipresipitaatio aiheuttaa merkittävää aurinkosyklivaihtelua polaarimesosfäärin otsonissa. Käytännössä siis otsonin määrä vähenee keski-ilmakehässä elektronipresipitaation vaikutuksesta. "Nyt julkaistu tutkimus on vasta ensimmäinen mutta tärkeä askel, jotta voimme paremmin ymmärtää elektronipresipitaation pitkän ajan ilmakehävaikutuksia ja sen osuutta Auringon aiheuttamassa ilmastonvaihtelussa", kertoo Ilmatieteen laitoksen tutkija Monika Andersson.

Säteilyvyöt ovat maan lähiavaruuden alue, joka sisältää valtavan määrän Auringosta peräisin olevia elektroneja, jotka maan magneettikenttä on vanginnut. Aurinkotuulen ajamien magneettisen myrskyjen aikana elektronit kiihtyvät suuriin nopeuksiin ja syöksyvät ilmakehään polaarialueilla. Ilmakehässä elektronit ionisoivat kaasuja, minkä seurauksena syntyy otsonia katalyyttisesti tuhoavia yhdisteitä. Nyt esitettyjen satelliittimittausten perusteella elektronipresipitaatio voi yksittäisten, muutamia päiviä kestävien myrskyjen aikana vähentää ylemmän keski-ilmakehän (60-80 km) otsonia hetkellisesti jopa 90 prosenttia.

Kansainvälinen tutkijaryhmä selvitti asiaa käyttämällä tutkimuksessaan otsonihavaintoja 11 vuoden ajalta, vuosilta 2002–2012. Havainnot olivat peräisin kolmesta eri satelliittimittalaitteesta: GOMOS/Envisat (Global Ozone Monitoring by Occultation of Stars), SABER/TIMED (Sounding of the Atmosphere using Broadband Emission Radiometry) ja MLS/Aura (Microwave Limb Sounder). Lisäksi tutkimuksessa käytettiin MEPED/POES-mittalaitteen (Medium-Energy Proton and Electron Detector) elektronivuohavaintoja.

Tutkimus julkaistiin Nature Communications-lehdessä 14. lokakuuta 2014, ja on suurelta osin Suomen Akatemian rahoittama.

Lisätietoja:

Pekka Verronen, puh. 029 539 4642, pekka.verronen@fmi.fiMonika Andersson, puh. 050 380 2160, monika.andersson@fmi.fi

http://www.nature.com/ncomms/2014/141014/ncomms6197/full/ncomms6197.html