Elektronipresipitaation ilmakehävaikutukset luultua laajempia

Tutkimus tehtiin vertaamalla EISCAT-ionosfääritutkan elektronitiheysmittauksia ionisaatio- ja kemiamallin vastaaviin tietoihin. Tulokset osoittavat, että aurikomyrskyjen aikana elektronipresipitaatio on dominoiva ionisaatiolähde yli 90 km korkeuksilla.  Lisäksi se tuottaa merkittävän määrän ionisaatiota alle 90 km korkeuksilla yhdessä protonipresipitaation kanssa.

"Vastoin aikaisempaa käytäntöä, elektronipresipitaatio mallintaminen onkin tutkimuksen perusteella erinomaisen tärkeää myös alempana ilmakehässä. Tämä ei kuitenkaan ole helppoa tai suoraviivaista, koska tulokset osoittavat, että tutkimuksessa käytetty satelliittimittauksiin perustuva ionisaatiomalli yliarvioi elektronien vaikutusta jopa 150% alle 90 km korkeuksilla", toteaa Ilmatieteen laitoksen tutkija Pekka Verronen. Mallien parantaminen tässä suhteessa onkin tulevaisuuden ykkösprioriteetteja hiukkaspresipitaatiotutkimuksessa.

Hiukkaspresipitaatio on aurinkotuulen protoneja ja elektroneja, jotka Maan magneettikenttä ohjaa polaarialueiden ilmakehään. Ilmakehässä tämä presipitaatio aiheuttaa ilmamolekyylien ionisaatiota ja vaikuttaa merkittävästi 10-90 kilometrin korkeudessa keski-ilmakehän kemiaan. Hiukkaspresipitaatio on osa Aurinko-Maa-kytkentää, mutta esimerkiksi sen ilmastovaikutukset (aurinkosylivaihtelut polaarialueilla) ovat vielä epävarmoja ja tiiviin tutkimuksen alla.

Hiukkaspresipitaation ilmakehävaikutusten korkeusjakauma on tärkeä tieto arvioitaessa sen merkittävyyttä ilmakehälle ja ilmastolle. Toistaiseksi on epäselvää, kuinka suuri merkitys elektronipresipitaatiolla on suhteessa protonipresipitaatioon aurinkomyrskyjen aikana. Erityisesti tämä on ollut ongelma mesopaussin (n. 90 km) alapuolella, koska korkeaenergisten elektronien satelliittimittauksiin liittyy merkittäviä epävarmuuksia.

Ilmatieteen laitoksen lisäksi tutkimukseen osallistui Oulun yliopiston Sodankylän geofysiikan observatorio Suomesta, sekä neljä ulkomaista yliopistoa/instituuttia. Tutkimusta rahoittivat mm. Euroopan avaruusjärjestö ESA sekä Suomen Akatemia.

Lisätietoja:

Erikoistutkija Pekka Verronen, puh. 029 539 4642, pekka.verronen@fmi.fi

Verronen, P. T., Andersson, M. E., Kero, A., Enell, C.-F., Wissing, J. M., Talaat, E. R., Kauristie, K., Palmroth, M., Sarris, T. E., and Armandillo, E.: Contribution of proton and electron precipitation to the observed electron concentration in October–November 2003 and September 2005, Ann. Geophys., 33, 381-394, doi:10.5194/angeo-33-381-2015, 2015.

Linkki julkaisuun: http://dx.doi.org/10.5194/angeo-33-381-2015