Uusilla ionosfäärimalleilla tietoa Maan lähiavaruuden energiabudjetista
Ionosfäärin sähkövirrat ja -kentät korkeilla leveysasteilla ovat seurausta aurinkotuulen vuorovaikutuksesta Maan magneettikentästä muodostuvan magnetosfäärin kanssa. Koska Maan magneettikentän kenttäviivat korkeilta leveyksiltä kytkeytyvät suureen osaan valtavankokoista, ja siten hankalasti havannoitavaa, magnetosfääriä, saadaan ionosfääriä havainnoimalla tietoa magnetosfäärissä tapahtuvista dynaamisista prosesseista. Näihin prosesseihin kuuluu muun muassa aurinkotuulesta magnetosfääriin tapahtuva energiansyöttö magnetosfäärin reunalla. Ionosfäärin sähkövirtoihin liittyvä Joulen lämmitys puolestaan kuluttaa kertynyttä energiaa kuumentamalla ympäröivää neutraalia ilmakehää, mikä kasvattaa matalla kiertäviin satelliitteihin kohdistuvaa kitkaa. Voimakkaat ionosfäärin sähkövirrat liittyvät myös revontulien ja sähköverkkoihin syntyvien, haitallisten GIC-virtojen esiintymiseen.
Sähkövirtoja tilastollisesti kuvaavien mallien pohjana on käytetty CHAMP-satelliitin magneettikenttämittauksia koko satelliitin elinajalta vuosilta 2000–2010. Vastaavat sähkökenttää kuvaavat mallit puolestaan perustuvat SuperDARN-tutkien mittauksiin ionosfäärin plasman virtauksista samalta aikaväliltä.
Malleja voidaan hyödyntää geomagneettisen aktiivisuuden ennustamiseen
Yhdessä reaaliaikaisten aurinkotuulimittausten kanssa malleja voidaan hyödyntää odotettavissa olevan geomagneettisen aktiivisuuden voimakkuuden ja alueellisen jakauman ennustamiseen 15–60 minuutin varoajalla. Havaintoihin perustuvat mallit soveltuvat myös avaruusplasmasimulaatioiden validointiin. Ilmatieteen laitoksella on useita tällaisia simulaatioita, esimerkiksi GUMICS ja Vlasiator. Simulaatitulosten vertailu mittauksiin on oleellinen osa prosessia, jossa puhtaasti tutkimuskäytössä ollut malli siirretään operatiiviseen käyttöön avaruussään ennustamisessa.
Tutkimus oli Suomen Akatemian rahoittama ja siinä hyödynnettiin laajamittaisesti EU:n 7. puiteohjelman rahoittaman, hiljattain päättyneen ECLAT-hankkeen tuottamaa uuttaa aineistoa. Ilmatieteen laitos oli osallisena ECLAT-hankkeessa.
Lisätietoja:
Tutkija Liisa Juusola, puh. 029 539 4687
Alkuperäinen artikkeli:
Juusola, L., S. E. Milan, M. Lester, A. Grocott, and S. M. Imber (2014), Interplanetary magnetic field control of the ionospheric field-aligned current and convection distributions, J. Geophys. Res. Space Physics, 119, doi:10.1002/2013JA019455.
