Oct 14

Nature Communications: Auringon aktiivisuus vaikuttaa napa-alueiden otsoniin

Giant_prominence_on_the_sun_erupted

Nature Communications -lehdessä julkaistun tutkimuksen mukaan Aurinko vaikuttaa keski-ilmakehän otsoniin ja mahdollisesti sitä kautta ilmastoon alueellisella tasolla, mutta ei globaalisti.

Ihminen on vastuussa ilmastomme globaalista lämpenemisestä lisäämällä kasvihuonekaasujen määrää ilmakehässä. Tuoreen tutkimuksen mukaan Auringon aktiivisuuden vaihtelu vaikuttaa keski-ilmakehän otsoniin ja voi näin olla merkittävä tekijä alueellisen ilmastonvaihtelun selittämisessä.  Ilmastonvaihtelu ei ole ilmastonmuutoksen kaltainen trendi vaan syklittäistä vaihtelua auringon aktiivisuuden mukana. “Havaittu otsonivaihtelu voi osaltaan selittää Pohjois-Euroopan, myös Suomen, lauhojen ja kylmien talvien vuorottelua, sillä aikaisemmissa tutkimuksista on saatu viitteitä siitä, että keski-ilmakehän otsonimuutokset voivat kytkeytyä maan pinnalle asti ja vaikuttaa mm. Atlantilta tuleviin ilmavirtauksiin ja Euroopan talvisäähän”, pohdiskelee Ilmatieteen laitoksen tutkija Pekka Verronen.

Nyt julkaistu tutkimus vahvistaa ensimmäistä kertaa auringon aktiivisuuden mukana vaihtelevan elektronipresipitaation pitkän aikavälin vaikutuksen ylemmän keski-ilmakehän otsoniin. Tulokset osoittavat, että vaikutukset ovat voimakkaita polaarialueilla. Otsonin määrä vaihtelee 70 – 80 km korkeuksilla jopa yli 30 prosentilla yhden aurinkosyklin eli noin 11 vuoden aikana. Havaittu otsonivaihtelu auringon aktiivisuuden ääripäiden välillä on niin suurta, että sen voi olettaa merkittävästi vaikuttavan ilmakehän lämpötasapainoon, koska otsoni vaimentaa Auringon UV-säteilyä. Nämä lämpötilamuutokset voivat vaikuttaa edelleen ilmakehän tuuliin.

Eletronisade kytkee avaruuden ja keski-ilmakehän otsonin

Ilmatieteen laitoksen, Otagon yliopiston ja British Antarctic Surveyn tekemän tutkimuksen mukaan säteilyvöistä ilmakehään “satavat” elektronit eli ns. elektronipresipitaatio aiheuttaa merkittävää aurinkosyklivaihtelua polaarimesosfäärin otsonissa. Käytännössä siis otsonin määrä vähenee keski-ilmakehässä elektronipresipitaation vaikutuksesta. “Nyt julkaistu tutkimus on vasta ensimmäinen mutta tärkeä askel, jotta voimme paremmin ymmärtää elektronipresipitaation pitkän ajan ilmakehävaikutuksia ja sen osuutta Auringon aiheuttamassa ilmastonvaihtelussa”, kertoo Ilmatieteen laitoksen tutkija Monika Andersson.

Säteilyvyöt ovat maan lähiavaruuden alue, joka sisältää valtavan määrän Auringosta peräisin olevia elektroneja, jotka maan magneettikenttä on vanginnut. Aurinkotuulen ajamien magneettisen myrskyjen aikana elektronit kiihtyvät suuriin nopeuksiin ja syöksyvät ilmakehään polaarialueilla. Ilmakehässä elektronit ionisoivat kaasuja, minkä seurauksena syntyy otsonia katalyyttisesti tuhoavia yhdisteitä. Nyt esitettyjen satelliittimittausten perusteella elektronipresipitaatio voi yksittäisten, muutamia päiviä kestävien myrskyjen aikana vähentää ylemmän keski-ilmakehän (60-80 km) otsonia hetkellisesti jopa 90 prosenttia.

Kansainvälinen tutkijaryhmä selvitti asiaa käyttämällä tutkimuksessaan otsonihavaintoja 11 vuoden ajalta, vuosilta 2002–2012. Havainnot olivat peräisin kolmesta eri satelliittimittalaitteesta: GOMOS/Envisat (Global Ozone Monitoring by Occultation of Stars), SABER/TIMED (Sounding of the Atmosphere using Broadband Emission Radiometry) ja MLS/Aura (Microwave Limb Sounder). Lisäksi tutkimuksessa käytettiin MEPED/POES-mittalaitteen (Medium-Energy Proton and Electron Detector) elektronivuohavaintoja.

Tutkimus julkaistiin Nature Communications-lehdessä 14. lokakuuta 2014, ja on suurelta osin Suomen Akatemian rahoittama.

Lisätietoja:

http://www.nature.com/ncomms/index.html

Sep 16

Ilmatieteen laitos – Otsonikerroksen ennustetaan palautuvan hitaasti ennalleen

Kansainvälistä otsonikerroksen suojelupäivää vietetään 16. syyskuuta, Montrealin pöytäkirjan allekirjoituspäivänä.

Otsonia tuhoavien aineiden vähennyksistä huolimatta arvioidaan, että otsonikerros palautuu ennalleen vasta noin vuonna 2050.
Montrealin pöytäkirjan ansiosta yläilmakehän eli stratosfäärin otsonia tuhoavien aineiden käyttöä ja valmistusta on onnistuttu vähentämään voimakkaasti. Otsonia tuhoavien aineiden pitoisuudet ilmakehässä ovat kääntyneet laskuun. Tutkijat arvioivat, että otsonikerros palautuu ennalleen vasta noin vuonna 2050, ja Etelämantereen yllä 10-20 vuotta myöhemmin.

87878787878

UV-säteilyn määrä hienoisessa nousussa

Ohentunut otsonikerros ei pysty vaimentamaan Auringon ultraviolettisäteilyä yhtä tehokkaasti, joten UV-säteily Maan pinnalla voimistuu. Ihosyöpäriskiä on yleensä pidetty ihmisille ongelmallisimpana lisääntyneen UV-säteilyn seurauksena. Ilmatieteen laitoksen mukaan viime kesänä kohtalaisen UV-säteilyn päiviä, jolloin siis UV-indeksi on suurempi kuin kolme, oli Jokioisilla 5 prosenttia ja Sodankylässä 10 prosenttia normaalia enemmän. Pitkällä aikavälillä kohtalaisen säteilyn päivien määrä on ennallaan tai hienoisessa kasvussa, mutta voimakkaan säteilyn päivien määrä, jolloin indeksi on vähintään kuusi, osoittaa nousua 6 % per vuosi. Vaihtelu vuodesta toiseen on kuitenkin suurta. Joka tapauksessa huhti-elokuussa keskimäärin 60 – 80 prosenttia päivistä on sellaisia, jolloin pidempää oleskelua keskipäivän auringossa on syytä välttää tai on käytettävä suojaavaa vaatetusta.

Ekosysteemien tai ulkona käytettävien materiaalien keston kannalta UV-säteilyn kertymä on merkittävä suure. Tältä osin kulunut kesä oli kokonaisuutena lähellä normaalia. Oleellisin poikkeus oli toukokuussa Sodankylässä mitattu 24 prosenttia normaalia suurempi UV-kertymä. Koko 24 vuoden mittausaikasarjassa on havaittavissa positiivinen trendi, joka on esimerkiksi toukokuussa 0,3 prosenttia vuodessa ja elokuussa 0,6 prosenttia vuodessa. Vastaavasti Jokioisten 19 vuoden aikasarjassa touko- ja heinäkuussa nähdään +0.5%:n vuositrendi.

Otsonikato tänä vuonna samantapainen kuin keskimäärin

Otsonikadosta puhuttaessa tulee erottaa kaksi erillistä, mutta toisiinsa yhteydessä olevaa ilmiötä: hidas, melko vakaa ja maailmanlaajuinen stratosfäärin otsonin kokonaismäärän väheneminen, ja paljon voimakkaampi mutta jaksoittainen otsonin väheneminen Maan napa-alueilla. Etelämantereen yläpuolella havaittiin huomattava otsonin ohentuma ensimmäisen kerran vuonna 1985. Otsoniaukko muodostuu siellä elo–lokakuussa hyvin nopeasti: otsonin määrä romahtaa muutamassa viikossa. Tänä vuonna otsonikato on edennyt etelässä normaalisti eli se on arvioiden mukaan hyvin samantapainen kuin keskimäärin viimeisten 20 vuoden aikana.

Huhtikuussa 2011 olosuhteet myös pohjoisessa stratosfäärissä olivat poikkeuksellisen suotuisat otsonikadolle. Tällöin havaittiin ensi kertaa niin voimakasta otsonikatoa, että voitiin puhua ensimmäistä kertaa Arktisesta otsoniaukosta. Otsoniaukon suuruus nosti seuraavan kesän UV-arvoja jonkin verran.

Ilmatieteen laitos mittaa otsonin ja UV-säteilyn määrää

ympärivuotisesti Sodankylässä ja Jokioisilla ja UV-säteilyä neljällä muulla paikkakunnalla Suomessa. Tänä vuonna Sodankylän mittausasemalla on luotausten mukaan tavanomaisen kaltainen otsonikerros. Mainittujen paikkakuntien lisäksi Ilmatieteen laitos seuraa Etelämantereella Marambion tutkimusasemalla stratosfäärin otsonia, maanpinnan UV-säteilyä, aerosoli- ja kasvihuonekaasuja sekä lumen heijastuvuutta UV-aallonpituuksilla. Etelämantereen havaintotoiminta tehdään yhteistyössä Argentiinan meteorologisen laitoksen kanssa.

Ilmatieteen laitos isännöi ensi viikolla n. 40 hengen ryhmää kansainvälisiä otsonitutkijoita. Kokouksen tavoitteena on kerätä yhteen kaikki tieto otsoniprofiilien muutoksista viimeisten 30 vuoden ajalta. Envisat-satelliitin suomalais-ranskalainen GOMOS-mittalaite on merkittävässä roolissa, kun arvioidaan otsonikerroksen toipumista otsonikadosta.

233626757357867

http://ilmatieteenlaitos.fi/otsoni