Helsingin yliopisto

 

Helsingin yliopiston verkkojulkaisut

University of Helsinki, Helsinki 2006

Ionosphere-atmosphere interaction during solar proton events

Pekka Verronen

Doctoral dissertation, May 2006.
University of Helsinki, Faculty of Science, Department of Physical Sciences and Ilmatieteen laitos.

Avaruusmyrskyjen aikana Auringon korkeaenergiset protonit tunkeutuvat Maan ilmakehään napa-alueilla ja ionisoivat ilmakehän kaasuja. Myrskyn seurauksena ionosfäärissä tapahtuu muutoksia, jotka käynnistävät otsonia tuhoavia kemiallisia reaktioita. Ylästratosfäärissä sekä mesosfäärissä protonimyrskyt aiheuttavat huomattavia muutoksia otsonin määrään, mikä saattaa vaikuttaa mm. ilmakehän säteilytasapainoon ja yleiseen kiertoliikkeeseen. Myrskyjen aiheuttamat muutokset sekä myrskyn jälkeinen palautuminen normaalitilaan ovat tärkeä tutkimuskohde, kun halutaan ymmärtää paremmin keski-ilmakehän fysikaalisia ja kemiallisia prosesseja sekä Auringon vaikutusta niihin. Suurtenkaan protonimyrskyjen ei ole havaittu vaikuttavan merkittävästi otsonikerrokseen 15-30 kilometrin korkeudella, joten UV-säteilyn voimakkuus maan pinnan tasolla ei myrskyn seurauksena merkittävästi kasva.

Väitöstyössä tutkittiin Sodankylän ioni- ja neutraalikemiamallilla protonimyrskyjen aiheuttamia otsonimuutoksia. Käytetyn tietokonemallin sekä satelliittihavaintojen yhdistelmä on ainutlaatuinen protonimyrskytutkimuksessa. Hyödyntämällä mallia sekä ionosfääri- että ilmakehämittauksia voitiin tutkia koko myrskyjen laukaisemaa prosessiketjua aina otsonin vähenemiseen saakka. Mallin tulosten todettiin vastaavan hyvin eri tavoin tehtyjä mittauksia sekä Envisat-satelliitin GOMOS-mittalaitteen avulla tehtyjä havaintoja. GOMOSin avulla voitiin ensimmäistä kertaa havaita protonimyrskyn aiheuttamat otsonimuutokset pohjoisella napa-alueella talviaikaan.

Loka-marraskuussa 2003 tapahtuneiden avaruusmyrskyjen jälkeen havaittiin pitkäaikainen otsonin väheneminen ylä-stratosfäärissä. Vaikutus oli suurin marraskuun puolivälissä, noin kuukausi protonimyrskyn päättymisen jälkeen, koska epätavallisen pysyvä polaaripyörre esti ilman sekoittumisen. Myrskyn aikana mesosfäärin otsonin vähenemisessä todettiin myös selkeää vuorokausivaihtelua siten, että suurin suhteellinen muutos tapahtui auringonlaskun ja -nousun aikaan. Otsonin määrän palautui ennalleen joulukuun lopulla polaaripyörteen hajottua.

Pekka Verronen on syntynyt Rautiossa vuonna 1970. Hän valmistui ylioppilaaksi Kalajoen lukiosta vuonna 1989, filosofian maisteriksi Jyväskylän yliopistosta vuonna 1997 ja filosofian lisensiaatiksi Helsingin yliopistosta vuonna 2001. Verronen on työskennellyt Ilmatieteen laitoksella tutkijana vuodesta 1997 lähtien. Hän väittelee Helsingin yliopiston fysikaalisten tieteiden laitoksella lauantaina 20. toukokuuta klo 10. Fysiikan alaan kuuluvan väitöskirjan otsikko on Ionosphere-atmosphere interaction during solar proton events.

Julkaisun nimiösivu

This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

© University of Helsinki 2006

Last updated 08.05.2006

Yhteystiedot, Contact information E-thesis Helsingin yliopisto, University of Helsinki