Tiedotearkisto: 2007

Väitös selvittää avaruudesta tulevien hiukkasten vaikutusta ilmakehään

20.9.2007 10:00

Ilmatieteen laitoksen tutkija Annika Seppälä väittelee 28. syyskuuta. Väitöstyössä on tutkittu maan napa-alueiden ilmakehään Auringosta tai Maan magnetosfääristä tulevien korkeaenergisten varattujen hiukkasten vaikutuksia ilmakehän koostumukseen ja esimerkiksi otsonitasapainoon.

Kuva: ESA

Korkeaenergiset hiukkaset, joista pääosa on elektroneita ja protoneita, tunkeutuvat Maan napa-alueiden ilmakehään ja ionisoivat sitä noin 20 ja 100 kilometrin korkeudella keski-ilmakehässä. Keski-ilmakehässä varattujen hiukkasten aiheuttamasta ionisaatiosta seuraa typen ja vedyn oksidien tuottoa. Sekä typen että vedyn oksidit aiheuttavat ilmakehässä otsonikatoa. Typen oksidit (NOx) ovat ilmakehässä napa-alueiden valottomina aikoina hyvin pitkäikäisiä. Tämän takia ne voivat vaikuttaa ilmakehän otsonitasapainoon erityisesti pitkinä talvisina ajanjaksoina.

Työssä on käytetty hyväksi erityisesti Euroopan avaruusjärjestön Envisat-ympäristösatelliitissa olevan suomalais-ranskalaisen GOMOS-mittalaitteen havaintoja ilmakehän yöaikaisesta koostumuksesta. Yhdistämällä GOMOS-mittalaitteen havainnot radioaallonpituuksilla tehtävien mittausten kanssa, on saatu täysin uutta tietoa ilmakehän koostumuksesta. Väitöskirjatyössä kehitettiin myös menetelmä, jolla radioaaltoalueen mittauksilla voidaan välillisesti havaita typpimonoksidin lisääntymistä 65 - 90 kilometrin korkeuksilla. Näin voitiin täydentää noin 50 kilometrin korkeudelle yltäviä satelliittihavaintoja.

GOMOS-mittalaitteen avulla havaittiin ensimmäistä kertaa, kuinka Auringossa loka-marraskuussa 2003 tapahtuneiden myrskyjen seurauksena pohjoisen napa-alueen ilmakehän typen oksidien pitoisuus kasvoi. Samalla huomattiin, kuinka kasvaneet pitoisuudet säilyivät ilmakehässä napa-alueen talven aikana aiheuttaen otsonikatoa. GOMOS-mittalaitteen havaintojen avulla on myös saatu selville, että talvisten napa-alueiden ilmakehän keskimääräisen typen oksidien määrän ja ilmakehään pääsevien korkeaenergisten hiukkasten välillä on yhteys myös muulloin kuin aktiivisina Auringon myrskyaikoina. Tämä yhteys oli aiemmin havaittu eteläisellä napa-alueella, mutta GOMOSin uudet yöaikaiset havainnot ilmakehästä paljastivat saman ilmiön myös pohjoisella napa-alueella.

Merkittävä typen oksidien lähteeksi tutkimuksessa selvisi revontuliakin aikaansaavat varatut hiukkaset. Väitöstyön tulokset osoittavat, miten suuri merkitys ilmakehän ulkopuolelta tulevalla hiukkaspakotteella on ilmakehän kemiallisen tasapainolle. Erityisen suuri merkitys hiukkasilla on otsonitasapainon kannalta merkittäville typen oksideille.

Lue lisää
Envisat-satelliitti ja GOMOS-instrumentti
ESA:n Envisat-sivut englanniksi

Lisätietoja:

Tutkija Annika Seppälä, puh. (09) 1929 4108, annika.seppala@fmi.fi