Ilmastonmuutos vaikuttaa ilmakehän otsoniin

Tuoreessa tutkimuksessa analysoitiin pitkäaikaisia otsonipitoisuusprofiilihavaintoja kuudella arktisella alueella sijaitsevalla tutkimusasemalla, mukaan lukien Ilmatieteen laitoksen Sodankylän asema. Mittaukset on tehty vuosina 1994–2022.

Tutkimuksessa havaittiin, että sekä ylemmän että alemman ilmakehän otsonipitoisuus on vähentynyt useimmilla havaintoasemilla tutkitulla aikavälillä.

On arvioitu, että kasvihuonekaasupitoisuuksien kasvaminen voi johtaa arktisen stratosfäärin viilenemiseen. Tämä lisää kausittaista otsonikatoa vaikka otsonikerrosta tuhoavat aineet ovatkin vähentyneet. Myös alemmassa ilmakehässä ilmastonmuutos vaikuttaa otsonipitoisuuksiin.

Trendilaskennassa käytettiin edistyneitä tilastollisia menetelmiä, joiden avulla voidaan evaluoida systeemin hitaasti ja mahdollisesti epälineaarisesti muuttuvia komponentteja. Erityisesti tarkasteltiin otsonin pitoisuuden 20-vuotisen jakson vaihtelua. Lisäksi trendilaskennassa on otettu huomioon otsonin vuotuinen vaihtelu sekä prosessit, jotka vaikuttavat otsonipitoisuuksiin.

Pitkät aikasarjat ja niiden ylläpitäminen on tärkeää, sillä niiden avulla voidaan validoida malliennusteita ja siten lisätä otsoniennusteiden luotettavuutta.

Luotaimilla ilmakehän otsonia voidaan mitata ympäri vuoden

Tutkimuksessa käytetyt otsoniluotaimet tarjoavat tehokkaan menetelmän mitata tarkasti ilmakehän otsonia. Otsoniluotaimet ovat kevyitä instrumentteja, jotka kiinnitetään meteorologisiin ilmapalloihin. Luotaimet ottavat ilmasta näytteitä pallon nousun aikana tyypillisesti maan pinnalta 30-35 kilometrin korkeuteen ja mittauksia saadaan 10 metrin välein.

"Otsonianturin mittaukset eivät tarvitse auringonvaloa, jolloin niistä saadaan dataa ympäri vuoden, myös kaamoksen aikana. Otsonisondeja käytetään laajasti satelliitti- ja maanpäällisten kaukokartoitushavaintojen sekä mallipohjaisten laskentojen vertailuissa", kertoo Ilmatieteen laitoksen erikoistutkija Rigel Kivi.

Ilmatieteen laitoksen Arktisessa avaruuskeskuksessa Sodankylässä on monipuolinen instrumenttivalikoima ilmakehän koostumuksen mittaamiseen. Esimerkkinä Fourier-muunnos-infrapunaspektrometri, joka tallentaa suoraa auringon spektriä. Näistä spektreistä johdetaan useiden kasvihuonekaasujen pitoisuuksia ilmakehässä, kuten hiilidioksidi, metaani, typpioksiduuli, vesihöyry sekä otsoni.

Lisätietoja:

Erikoistutkija Rigel Kivi, Ilmatieteen laitos, p. 029 539 2728, rigel.kivi@fmi.fi

Tutkimusprofessori Marko Laine, Ilmatieteen laitos, p. 029 539 4669, marko.laine@fmi.fi

Tutkija Laura Thölix, Ilmatieteen laitos, p. 029 539 3152, laura.tholix@fmi.fi

Tieteellinen artikkeli on vapaasti saatavilla Nature Scientific Reports -tiedejulkaisussa.

Artikkelin viite: Nilsen, K., Kivi, R., Laine, M. et al. Time-varying trends from Arctic  ozonesonde time series in the years 1994-2022. Nature Scientific  Reports  14, 27683 (2024).  https://www.nature.com/articles/s41598-024-75364-7

Sodankylän havaintojen kuvaus (englanninkielinen sivusto)

Fourier-muunnos-infrapunaspektrometri Sodankylässä mittaa useita kasvihuoneilmiön kannalta merkittäviä ilmakehän kaasuja, mukaan lukien otsonipitoisuutta. Kuva: Rigel Kivi.