Säteily auringon kiekon ympärillä antaa tietoa ilmakehän jääkiteistä

Auringon kiekkoa ympäröivä osa taivaasta on usein paljon muuta taivasta kirkkaampi etenkin silloin, kun ilmakehässä on jääkiteistä koostuvia yläpilviä. Malli- ja mittaustulosten vertailu auringonsäteilyn intensiteetille auringon lähellä osoittaa, että suuri osa jääkiteistä on pinnaltaan karkeita tai muuten epäsäännöllisiä.

Kun taivaalla on jääkiteistä koostuvia yläpilviä, taivas on paljon kirkkaampi auringon lähistöllä kuin kaukana auringosta. Auringon ympäristön kirkkaus aiheutuu jääkiteiden sirottamasta valosta. Jääkiteet sirottavat suuren osan valosta lähes suoraan eteenpäin, eli muutamien asteiden sisälle auringon suunnasta. Auringonsäteilyn kirkkauden jakauma auringon ympäristössä riippuu jääkiteiden ominaisuuksista, joten kirkkausjakaumaa mittaamalla voidaan saada tietoa ilmakehässä olevista jääkiteistä.

Ilmatieteen laitoksen ja Helsingin yliopiston koordinoimassa työssä tutkittiin systemaattisesti, miten jääpilven ominaisuudet vaikuttavat auringonsäteilyn jakaumaan auringon lähistöllä. Säteilynkulkumallilla tehtyjen laskelmien mukaan säteilyn kirkkausjakauma riippuu eniten jääkiteiden pinnan karkeudesta ja muista epäsäännöllisyyksistä sekä jääkiteiden koosta. Mallilaskelmia myös verrattiin havaintoihin, jotka oli tehty Yhdysvalloissa SAM (Solar Aureole Measurement) –instrumentilla SPARTICUS-mittauskampanjan aikana. Kaikissa tarkastelluissa tapauksissa laskelmat sopivat havaintoihin paremmin silloin, kun jääkiteiden pinta oletettiin karkeaksi. Tämä viittaa siihen, että suurin osa jääkiteistä on pinnaltaan karkeita tai muuten epäsäännöllisiä, ja ideaaliset, pinnaltaan täysin sileät kuusikulmaiset jääkiteet suhteellisen harvinaisia.

Tutkimuksen tuloksia voidaan käyttää kehitettäessä menetelmiä jääpilvien ominaisuuksien kaukokartoittamiseksi maanpinnalta tehtävien säteilymittausten avulla. Tuloksia voidaan hyödyntää myös suoran auringonsäteilyn mittausten tulkinnassa ja eräissä aurinkoenergiasovelluksissa.

Tutkimus sai rahoitusta Suomen Akatemialta, Maj ja Tor Nesslingin säätiöltä sekä Yhdysvaltojen energiaministeriöltä. Siihen osallistui tutkijoita Helsingin yliopistolta, Ilmatieteen laitokselta, Yhdysvalloista, Saksasta ja Ruotsista.

Lisätietoja:

Erikoistutkija Petri Räisänen, puh. 029 539 2224, petri.raisanen@fmi.fi

Tutkijatohtori Päivi Haapanala, puh. 029 415 1681, paivi.haapanala@helsinki.fi

Haapanala, P., Räisänen, P., McFarquhar, G. M., Tiira, J., Macke, A., Kahnert, M., DeVore, J., and Nousiainen, T.: Disk and circumsolar radiances in the presence of ice clouds, Atmos. Chem. Phys., 17, 6865-6882, https://doi.org/10.5194/acp-17-6865-2017, 2017.

http://www.atmos-chem-phys.net/17/6865/2017/acp-17-6865-2017-discussion.html