Forskare fann att elektrontätheten i jonosfären på natten (den del av vår atmosfär där auroror förekommer) minskades dramatiskt av effekterna av plötslig stratosfärisk uppvärmning i flera dagar:Ett betydande hål bildades som sträckte sig över halvklot från 55 grader S till 45 grader N. Kredit:NASA/JPL
Att förutse rymdväder är ännu mer utmanande än vanlig meteorologi. Jonosfären – det övre atmosfärsskiktet som innehåller partiklar laddade av solstrålning – påverkar många av dagens vitala navigations- och kommunikationssystem, inklusive GPS -kartläggningsappar och flygnavigeringsverktyg. Att kunna förutsäga aktiviteten hos de laddade elektronerna i jonosfären är viktigt för att säkerställa integriteten hos satellitbaserad teknik.
Geospace -forskning har länge fastställt att vissa förändringar i atmosfären orsakas av solens strålning, genom mekanismer inklusive solvind, geomagnetiska stormar, och solfacklor. Kopplingseffekter - eller förändringar i ett atmosfärskikt som påverkar andra lager - är mer kontroversiella. Debatter inkluderar omfattningen av förbindelser mellan skikten, samt hur långt sådana kopplingseffekter sträcker sig, och detaljerna i processer involverade med dessa effekter.
En av de mer vetenskapligt intressanta storskaliga atmosfäriska händelserna kallas en plötslig stratosfärisk uppvärmning (SSW), där enorma vågor i troposfären – det nedersta lagret av atmosfären som vi lever i – fortplantar sig uppåt i stratosfären. Dessa planetvågor genereras av luft som rör sig över geologiska strukturer som stora bergskedjor; en gång i stratosfären, de interagerar med polära jetströmmar. Under en större SSW, temperaturerna i stratosfären stiger dramatiskt under loppet av några dagar.
SSW-inducerade förändringar i jonosfären ansågs en gång vara händelser på dagtid. En nyligen genomförd studie ledd av Larisa Goncharenko från MIT Haystack Observatory, tillgänglig online och i det kommande numret av Journal of Geophysical Research:Space Physics , undersökte en större SSW från januari 2013 och dess effekt på jonosfären på natten. Årtionden av data från MIT Millstone Hill georymdanläggning i Westford, Massachusetts; Arecibo Observatory i Puerto Rico; och Global Navigation Satellite System (GNSS) användes för att mäta olika parametrar i jonosfären och för att skilja effekten av SSW från andra, kända effekter.
Millstone Hills osammanhängande spridningsradaranläggning vid MIT Haystack Observatory i Westford, Massachusetts användes i den senaste studien. Upphovsman:MIT Haystack Observatory
Studien visade att elektrontätheten i jonosfären på natten dramatiskt minskades av effekterna av SSW i flera dagar:Ett betydande hål bildades som sträckte sig över halvklot från breddgrader 55 grader S till 45 grader N. De mätte också en stark nedåtgående plasma rörelse och en minskning av jontemperaturen efter SSW.
"Goncharenko et al. Visar tydligt att lägre atmosfärisk tvingning i samband med den stora meteorologiska händelsen som kallas en SSW också kan påverka låg- och medelbreddens jonosfär, " säger Jorge L. Chau, chef för Radar Remote Sensing Department vid Leibniz Institute of Atmospheric Physics. "På ett sätt var anslutningen förväntad, med tanke på den starka kopplingen mellan regioner; dock, på grund av andra konkurrerande faktorer, brist på korrekta uppgifter, och – ännu viktigare – brist på uthållighet att söka efter sådana nattliga förbindelser, tidigare studier har inte visat sådana samband - åtminstone inte lika tydliga. De nya fynden öppnar nya utmaningar liksom möjligheter att förbättra förståelsen för lägre atmosfärisk tvingning i jonosfären. "
Dessa viktiga resultat från Goncharenko och kollegor presenteras också som en AGU -forskningshöjdpunkt i EOS.
Att förstå hur händelser långt borta och i andra skikt av atmosfären påverkar jonosfären är en viktig komponent i rymdväderprognoser; ytterligare arbete behövs för att fastställa de exakta mekanismerna genom vilka SSWs påverkar jonosfären på natten och andra kopplingseffekter.
"De stora utarmningarna i jonosfären på natten som visas i denna studie är potentiellt viktiga för rymdväder nära jorden eftersom de kan påverka hur den övre atmosfären reagerar på geomagnetiska stormar och påverka förekomsten av jonosfärs oegentligheter, "säger Nick Pedatella, forskare vid High Altitude Observatory vid National Center for Atmospheric Research. "De observerade utarmningarna i jonosfären på natten ger en annan referenspunkt för att testa trovärdigheten hos modellsimuleringar av SSW:s inverkan på jonosfären."
Den här historien återpubliceras med tillstånd av MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), en populär webbplats som täcker nyheter om MIT -forskning, innovation och undervisning.
