Auringon hiukkassadannan aiheuttama otsonihäviö jäähdyttää polaarialueiden stratosfääriä
Tulosten mukaan Auringon energeettiset hiukkaset aiheuttavat lämpötilan muutoksia polaarialueiden stratosfäärissä. Tämä antaa viitteitä siihen, että Auringon aktiivisuuden vaihtelu voi olla merkittävä tekijä maanpinnan alueellisen ilmaston ymmärtämisessä vuosien ja vuosikymmenien aikajaksoilla.
Stratosfäärin lämpötilavaihtelut Auringon korkean ja matalan aktiivisuuden välillä ovat tilastollisesti merkittäviä ja siten niiden voidaan odottaa vaikuttavan stratosfäärin energiatasapainoon ja tuuliin. Aiemmissa tutkimuksissa on teoriassa esitetty, että tällaiset muutokset voivat kytkeytyä maan pinnan ilmastoon talvikuukausina.
Tulokset kertovat Auringon aktiivisuuden pitkäaikaisvaikutuksista
Viime vuosina on merkittävissä määrin tutkittu Auringon energeettisen hiukkassadannan vaikutusta alueellisen ilmaston vaihteluun vuosikymmenien aikajaksoilla.
Energeettisiä hiukkasia, joista suurin osa on aurinkotuulen elektroneja ja protoneja, ”sataa" jatkuvasti avaruudesta maan ilmakehään pohjoisella ja eteläisellä napa-alueella. Korkean Auringon aktiivisuuden aikana nopeampi ja energisempi aurinkotuuli laukaisee yläilmakehässä näyttäviä valoesityksiä eli revontulia, ja se vaikuttaa myös ilmakehän neutraaliin koostumukseen. On ollut pitkään tiedossa, että hiukkassadanta vaikuttaa ylästratosfäärin otsoniin ja vähentää sitä Auringon korkean aktiivisuuden aikana. Tästä seuraavaa vaikutusta stratosfäärin lämpötiloihin ei kuitenkaan ole aiemmin pystytty osoittamaan.
"Tärkeä tutkimuskysymys aluellisen ilmastonvaihtelun alalla on viime aikoina ollut Auringon aktiivisuuden ja aurinkotuulen vaikutus Maan alempaan ilmakehään. Tuloksemme tukevat aiempia havaintoja, joiden mukaan useat eri mekanismit kytkeytyvät polaarisen stratosfäärin dynamiikkaan, ja niillä voi olla merkitystä alueellisen ilmaston vaihtelussa vuosikymmenien aikajaksoilla aina maanpinnalle saakka ", toteaa Oulun yliopiston Sodankylän geofysiikan observatorion professori Pekka Verronen.
“Useat tutkimukset ovat jo esittäneet yhteyttä aurinkotuulen hiukkasten ja troposfäärin ilmaston vaihtelun välillä. Yksityiskohdat ilmiön ajoituksesta ja mekanismeista ovat kuitenkin edelleen selvittämättä. Olemme nyt löytäneet yhteyden otsonin vähenemisen (jopa noin 25 %) ja stratosfäärissä jäähtymisen (jopa 3°C) välillä. Nämä tulokset ovat askel eteenpäin, ja niiden avulla voimme paremmin ymmärtää Auringon pitkän aikavälin vaikutuksia ja asiaan liittyviä ilmakehän prosesseja. Havaitsimme myös, että Auringon hiukkaspakotteen tarkempi huomioiminen ilmakehä- ja ilmastomallinuksessa on ratkaisevan tärkeää ilmiön tutkimisen kannalta.“, kertoo Ilmatieteen laitoksella tutkimusta johtanut tohtori Monika Szeląg.
Tutkimuksen suorittivat yhteistyössä Ilmatieteen laitos, Oulun yliopisto, National Center for Atmospheric Research (USA), University of Leeds (UK) ja University of Otago (NZ). Kansainvälinen tutkijaryhmä käytti ilmastomallia (Whole Atmosphere Community Climate Model) simuloidakseen Auringon hiukkassadannan pitkäaikaisia vaikutuksia stratosfäärin otsoniin ja lämpötiloihin.
Tutkimustuloksemme ovat palkinto korkeatasoisesta, pitkäjänteisestä ja kansainvälisestä tiedeyhteistyöstä, jota Oulun yliopisto ja Ilmatieteen laitos ovat yhdessä koordinoineet", professori Verronen iloitsee.
Tulokset julkaistiin Nature Communications-lehdessä. Tutkimusartikkeli: Szela̧g, M.E., Marsh, D.R., Verronen, P.T. et al. Ozone impact from solar energetic particles cools the polar stratosphere. Nature Communications, 13, 6883 (2022). https://doi.org/10.1038/s41467-022-34666-y
Tutkimus on suurelta osin Suomen Akatemian rahoittamaa ja osa Ilmatieteen laitoksen ja Oulun yliopiston koordinoimaa CHAMOS-yhteistyötä (Chemical Aeronomy in the Mesosphere and Ozone in the Stratosphere)
Katso myös