Voimakkaista supermyrskyihin: äärimmäisen avaruussään alueelliset vaikutukset ja spatiaaliset gradientit geomagneettisessa kentässä

Auringosta peräisin olevat koronan massapurkaukset ja aurinkotuulen vaihtelut voivat aiheuttaa maapallon magneettikentässä laaja-alaisia häiriöitä, joita kutsutaan magneettisiksi myrskyiksi. Nämä myrskyt ovat avaruussään voimakkaimpia ilmentymiä, ja ne voivat häiritä esimerkiksi yhteiskunnan kannalta keskeisiä sähkönsiirto- ja viestintäjärjestelmiä.

Myrskyjen vaikutuksia tutkitaan mittaamalla geomagneettisen kentän vaihteluita magnetometreillä. Magnetometriasemia on asennettu erityisesti revontulivyöhykkeelle, missä tyypillisesti esiintyy voimakkaimpia kentän muutoksia, ellei revontuliovaali ole laajentunut päiväntasaajaa kohti. Lukuisat asemat muodostavat yhdessä mittaverkkoja, joiden avulla voidaan havaita hyvin rajallisellakin alueella vaikuttavia magneettisia häiriöitä sekä kerätä tietoa voimakkaimpien häiriöiden jakautumisesta eri leveyspiireille esimerkiksi revontuliovaalin laajentuessa. Tällainen tieto paikallisista häiriöistä on tärkeää erityisesti arvioitaessa avaruussään aiheuttamia riskejä eri järjestelmille.

Väitöskirjassa tutkittiin, kuinka suuriksi hetkelliset erot magneettikentän myrskynaikaisissa vaihteluissa voivat kasvaa asemien välillä, eli kuinka paikallisia häiriöt voivat olla. Tulokset osoittavat, että Fennoskandian alueella lokakuussa 1977 mitatun myrskyn aikana magneettikentän pohjoissuuntaisen komponentin häiriössä oli hetkellisesti yli 500 nanoteslan ero noin 170 kilometrin etäisyydellä, mikä on jo merkittävä muutos näin lyhyellä matkalla. Tätä myrskyä huomattavasti voimakkaamman, lokakuun 2003 niin sanotun Halloween-supermyrskyn aikana vastaava ero magnetometriasemien välillä oli jo noin 1 200 nanoteslaa 160 kilometrin etäisyydellä.

Voimakkaimmat erot häiriöiden suuruudessa havaittiin Maan yöpuolella myrskyjen intensiivisimmissä vaiheissa. Tutkimuksessa hyödynnettiin sekä nykyaikaisia digitaalisia mittauksia että historiallista, 1970-luvulla 35 mm filmille tallennettua aineistoa. Väitöskirjassa kehitettiin digitointimenetelmä, jonka avulla filmitallenteille nauhoitetut magneettikentän muutoksia kuvaavat komponenttikäyrät voitiin muuntaa digitaaliseksi aineistoksi tätä ja tulevia tutkimuksia varten.