Tutkimus avaruuden säävaikutuksista voimakkaiden auringonpurkausten aikana

Tämä tutkimus keskittyy vankan metodologian kehittämiseen ja validointiin suuriin auringonpurkausihin liittyvien riskien analysoimiseksi ja arvioimiseksi. Tutkimuksessa tarkastellaan nimittäin ilmailuliikenteen korkeuksissa säteilyn vaikutuksia, jotka aiheutuvat voimakkaiden Auringon purkauksissa syntyneiden suurten varautuneiden hiukkasvirtojen, ns. aurinkoenergiahiukkasten, saapumisesta Maahan. Niissä tapauksissa, joissa aurinkoenergian hiukkasilla on tarpeeksi energiaa, ne voidaan havaita maassa sijaitsevilla ilmaisimilla, kuten neutronimonitorilla. Tällöin me kutsumme näitä tapahtumia maanpintavaikutuksiksi. Näiden hiukkasten energia ja saapumissuunta Maan magnetosfääriin määräävät, missä ne voidaan havaita maan pinnalla. Tämän väitöskirjan keskeinen tulos oli kehittää avoimeen lähdekoodiin pohjautuva magnetosfäärihiukkasten liikeratojen seurantatyökalu, nimeltään OTSO, jolla korvataan vanhentuneet ohjelmistot. Tämä työ onnistui ja näin se tarjoaa tehokkaan työkalun avaruussään riskianalyysiin.
Ilmakehään tunkeutuvat Auringosta peräisin olevat energeettiset hiukkaset aiheuttavat säteilyvaaran ilmailuteollisuudelle. Neutronimonitoriaineistojen ja OTSO:n avulla analysoitiin erilaisia maanpintavaikutuksia. Analyysin tulokset syötettiin tässä työssä päivitettyyn säteilymalliin CRAC:DOMO Auringosta peräisin olevien energeettisten hiukkasten aiheuttamien säteilyannosten laskemiseksi lentokorkeuksissa. Lennoilla tehtyihin säteilymittauksiin verrattiin samanaikaisia maanpintavaikutuksia ja näiden välille saatiin hyvä korrelaatio. Erityisesti lentojen väliset korrelaatiot vuoden 2003 Halloween-aurinkomyrskyn aikana olivat erinomaisia ja ne validoivat tässä työssä kehitetyn metodologian, kun sitä sovellettiin magnetosfäärin äärimmäisiin geomagneettisiin häiriöihin. Tämä tulos tarjoaa paljon kaivattua tietoa voimakkaiden magneettisten myrskyjen aiheuttamista säteilyriskeistä. Tämä auttaa varautumiseen liittyvässä päätöksenteossa pahimpien skenaarioiden yhteydessä.
Säteilyriskiarviomenetelmän validoinnin ja 21 maanpintavaikutusten analysoinnin perusteella laskettiin ilmailun säteilyannokset kaikille analysoiduille tapahtumille ja johdettiin tilastollinen analyysi. Säteilyannokseen liittyvä yksinkertainen yhteys löydettiin neutronimonitorimittausten ja ilmailuliikenteen korkeuksille lasketun annosnopeuden väliltä. Tämä yhteys voi tarjota hyödyllisen työkalun nopeaan reaaliaikaiseen säteilyriskien arviointiin neutronimonitoridatan avulla. Tällainen tulos voi auttaa lyhyen aikavälin ennusteiden kehittämisessä ja lieventää säteilyvaikutuksia maan pinnalla havaittavien avaruussääilmiöiden aikana.