Ph.D Thesis, Sodankylä Geophysical Observatory Publications, 87, 2000
Auringon aktiivisuuden vaihtelu
ja ionosfäärin pitkäaikaismuutokset
Fysikaalisten tieteiden laitos, Oulun yliopisto, Oulu.
Abstract
Auringon aktiivisuuden perinteinen mittari on ollut auringonpilkkuluku. On havaittu, että auringonpilkkujakson pituus, joka jollain tavoin liittyy auringon aktiivisuuteen, korreloi hyvin pohjoisen pallonpuoliskon lämpötilan kanssa. Tämä havainto herättää välittömästi kysymyksen siitä, mikä on ulkoisten tekijöiden (Aurinko), sisäisten tekijöiden (Maa ja sen ilmakehä) ja ihmisen aiheuttamien tekijöiden suhteellinen vaikutus ilmastonmuutokseen.
Tutkimuksessa esitellään uusi menetelmä auringonpilkkujakson pituuden määrittämiseksi. Menetelmässä määritetään ns. mediaaniaika, jota ennen ja jonka jälkeen auringonpilkkuja esiintyy yhtä paljon kyseisen syklin aikana. Työssä osoitetaan, että perinteisillä menetelmillä on useiden kuukausien epätarkkuus auringonpilkkujakson pituudessa, mikä johtuu epätarkkuudesta auringonpilkkuminimien ja -maksimien määrityksessä. Mediaaniaikamenetelmä taas on erittäin stabiili auringonpilkkuminimin valinnan suhteen. Menetelmä pienentää jakson pituuden epätarkkuutta tekijällä 30-50.
Väitöskirjatyössä käsitellään myös ilmakehän kasvihuonekaasujen muuttuneiden pitoisuuksien mahdollisia vaikutuksia ionosfääriin. Mesosfäärin ja alaionosfäärin odotetaan jäähtyvän jopa 50 astetta, mikäli mesosfäärin hiilidioksidi- ja metaanipitoisuudet kaksinkertaistuvat. Vastaavasti maksimielektronikonsentraation esiintymiskorkeuden ennustetaan laskevan yläilmakehän jäähtymisen ja kutistumisen seurauksena. Tämä F2-kerroksen huipun korkeus saadaan standardeista ionosfääriparametreista.
Työssä tutkitaan maailmanlaajuisesti yhteensä 66 ionosondin aineistosta yksityiskohtaisesti pitkäaikaismuutoksia ja niiden virheitä. Siinä käytetään 12 erilaista pitkäaikaismuutosmallia sekä 4 eri menetelmää F2-kerroksen huipun korkeuden määrittämiseksi.
F2-kerros on laskeutunut Sodankylässä 4 km vuosikymmenessä vuoden 1958 jälkeen. F2-kerroksen korkeuden lukuarvo vaihtelee jonkin verran riippuen sen määrittämiseen käytetystä menetelmästä. Lisäksi lukuarvoon vaikuttavat monet muut tekijät, joiden vuoksi mahdollisia pitkäaikaismuutoksia on tutkittava moniparametrimalleja käyttäen. Nämä mallit ovat jossain määrin mielivaltaisia ja kustakin mallista saadaan hiukan erilainen tulos.
Käytettäessä mitä tahansa työssä käsitellyistä menetelmistä tietyn ionosondin mittausaineiston analyysiin täytyy hyvin huolellisesti tarkistaa menetelmän soveltuvuus. Kun Sodankylän aseman mittausaineistosta eri menetelmillä johdetut pitkäaikaismuutokset käyttäytyvät jokseenkin johdonmukaisesti, niin samat menetelmät sovellettuna useiden muiden ionosondiasemien tuloksiin antavat keskenään ristiriitaisia tuloksia.
Ionosfäärissä selvästi tapahtuu muutoksia auringonpilkkujaksoa pitemmissä aikaskaaloissa. Osoittautuu, että pitkäaikaismuutoksia on hyvin monenlaisia, eikä niitä voi selittää yksinkertaisesti lisääntyneiden kasvihuonekaasupitoisuuksien aiheuttamiksi.
ISBN 951-42-6023-6, ISSN 1456-3673.