Energeettisten elektronien presipitaation vaikutukset pohjoisen talviajan ilmakehässä

Maan ilmakehään ajautuu jatkuvasti vaihteleva määrä elektroneja Maan lähiavaruudesta. Tätä niin kutsuttua energeettisten elektronien presipitaatiota säätelee Auringosta peräisin oleva hiukkasten virtaus, aurinkotuuli. Aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että elektronipresipitaatio vaikuttaa muun muassa otsoniin välittömästi napa-alueiden yläilmakehässä. Lisäksi on havaittu, että elektronipresipitaatioon liittyvät vaikutukset voivat edetä talvisin ilmakehän alempiin osiin, aina maanpinnalle saakka.

Väitöstutkimuksessa on selvennetty elektronipresipitaation vaikutuksia pohjoisen talviajan stratosfäärissä sekä niiden taustalla olevia mekanismeja. Lisäksi väitöstyössä on selvitetty elektronipresipitaation vaikutuksien riippuvuuksia ilmakehän tilasta. Tutkimuksessa on käytetty havaintoihin perustuvia mittaussarjoja sekä ilmakehän ominaisuuksista että elektronipresipitaatiosta ja hyödynnetty erilaisia suurten mittausaineistojen analyysiin soveltuvian tilastollisia menetelmiä.

Väitöstutkimuksen tulokset vahvistavat aiempien tutkimusten havainnot, joiden mukaan talvisin elektronipresipitaatio vähentää otsonia ja aiheuttaa lämpötilan muutoksia pohjoisen napa-alueen stratosfäärissä sekä vahvistaa napa-aluetta ympäröivää läntistä tuulta, niin kutsuttua napapyörrettä.

Väitöstyössä osoitettaan, että elektronipresipitaatio on yksi merkittävimmistä tekijöistä ja varsinkin merkittävin aurinkoperäinen tekijä, joka vaikuttaa pohjoiseen napapyörteeseen. Väitöstutkimuksessa myös havaitaan, että elektronipresipitaation aktiivisuus vaikuttaa talviajan stratosfäärin ääri-ilmiöiden, äkillisten lämpenemisten, muodostumiseen. Lisäksi työssä näytetään, että elektronipresipitaation vaikutus on voimakkaimmillaan, kun stratosfäärissä ilmenevien häiriöiden, planetaaristen aaltojen, määrä on lisääntynyt ja kun niiden eteneminen on keskittynyt napapyörteen reunalle.

Väitöstutkimus ja sen tulokset auttavat ymmärtämään ja mallintamaan elektronipresipitaation ilmakehävaikutuksia paremmin, mikä voi mahdollisesti parantaa pitkän ajan sää- ja ilmastoennusteita varsinkin pohjoisella pallonpuoliskolla. Tuloksilla on siten myös vaikutusta yhteiskuntaan, missä monet osa-alueet ovat riippuvaisia ilmastovaihteluista.