Auringon vaikutusten tutkimukset ja ennusteet napapyörteisiin ja talvi-ilmastoon

Auringon uloin kerros on hyvin aktiivinen, ja tätä aktiivisuutta kuvataan usein noin 11 vuoden jaksolla, jota mitataan Auringon pinnalla näkyvien auringonpilkkujen määrällä. Nämä muutokset vaikuttavat paitsi Auringon säteilyyn myös Auringosta avaruuteen virtaavien hiukkasten määrään ja energiaan. Maapallolla voimistunut Auringon aktiivisuus näkyy usein revontulien ja geomagneettisten myrskyjen yleistymisenä, ja molemmat johtuvat energeettisten hiukkasten lisääntyneistä vuoista.

Kun Auringosta peräisin olevat energeettiset hiukkaset saapuvat polaariseen yläilmakehään, ne voivat käynnistää kemiallisia muutoksia, jotka vähentävät otsonia mesosfäärissä ja talvisessa stratosfäärissä. Samalla Auringon ultraviolettisäteilyn muutokset vaikuttavat otsoniin tropiikissa. Otsoni on tärkeä ilmakehän kaasu paitsi siksi, että se suojaa elämää haitalliselta ultraviolettisäteilyltä, myös siksi, että se auttaa säätelemään keski-ilmakehän lämpötiloja.

Talvella voimakkaat lämpötilaerot matalien ja korkeiden leveysasteiden välillä synnyttävät napaa kiertäviä tuulia, joita kutsutaan polaaripyörteeksi. Tämän pyörteen voimakkuus on läheisesti yhteydessä ilmakehän lämpötilaan, ja se voi vaikuttaa troposfäärin säähän lähellä maanpintaa, erityisesti korkeilla leveysasteilla, kuten Pohjois-Euroopassa.

Tämä väitöskirja osoittaa, että Auringosta peräisin olevien energeettisten hiukkasten voimistuneet vuot ovat yleisesti yhteydessä voimakkaampaan polaaripyörteeseen. Tämä yhteys näkyy erityisen selvästi äkillisiä stratosfäärin lämpenemisiä tutkittaessa, jolloin polaaripyörre heikkenee nopeasti. Nämä tapahtumat voivat johtaa suuriin muutoksiin polaarisessa stratosfäärissä, ja muutokset voivat ulottua alaspäin ja vaikuttaa maanpinnan säähän. Väitöskirja osoittaa myös, että geomagneettinen aktiivisuus on yhteydessä talviajan lämpötilavaihteluihin Suomessa ja siten myös sähkönkulutukseen. Tällaiset Aurinkoon liittyvät vaikutukset ovat voimakkaimmillaan, kun päiväntasaajan stratosfääri on suotuisassa tilassa. Koska Auringon aktiivisuus ja stratosfääri ovat yleisesti paremmin ennustettavissa kuin erittäin turbulentti maanpinnan sää, näiden yhteyksien ymmärtäminen voi auttaa parantamaan pitkän aikavälin talvisääennusteita.