Hul i ionosfæren skyldes pludselig opvarmning af stratosfæren

At forudsige rumvejr er endnu mere udfordrende end almindelig meteorologi. Ionosfæren - det øverste atmosfæriske lag, der indeholder partikler ladet af solstråling - påvirker mange af nutidens vitale navigations- og kommunikationssystemer, herunder GPS -kortapps og flynavigationsværktøjer. At være i stand til at forudsige aktiviteten af ​​de ladede elektroner i ionosfæren er vigtig for at sikre integriteten af ​​satellitbaserede teknologier.

Geospace -forskning har længe fastslået, at visse ændringer i atmosfæren skyldes solens stråling, gennem mekanismer, herunder solvind, geomagnetiske storme, og solblusser. Koblingseffekter - eller ændringer i et atmosfærisk lag, der påvirker andre lag - er mere kontroversielle. Debatter omfatter omfanget af forbindelser mellem lagene, samt hvor langt sådanne koblingseffekter rækker, og detaljerne i processer involveret i disse effekter.

En af de mere videnskabeligt interessante store atmosfæriske begivenheder kaldes en pludselig stratosfærisk opvarmning (SSW), hvor enorme bølger i troposfæren - det nederste lag af atmosfæren, vi lever i - formerer sig opad i stratosfæren. Disse planetbølger genereres af luft, der bevæger sig over geologiske strukturer, såsom store bjergkæder; en gang i stratosfæren, de interagerer med de polære jetstrømme. Under en større SSW, temperaturerne i stratosfæren stiger dramatisk i løbet af et par dage.

SSW-inducerede ændringer i ionosfæren blev engang antaget at være dagtimerne. En nylig undersøgelse ledet af Larisa Goncharenko fra MIT Haystack Observatory, tilgængelig online og i det kommende nummer af Journal of Geophysical Research:Space Physics , undersøgte en større SSW fra januar 2013 og dens effekt på ionosfæren om natten. Årtiers data fra MIT Millstone Hill geospace -anlægget i Westford, Massachusetts; Arecibo -observatoriet i Puerto Rico; og Global Navigation Satellite System (GNSS) blev brugt til at måle forskellige parametre i ionosfæren og til at adskille effekten af ​​SSW fra andre, kendte effekter.

Undersøgelsen viste, at elektrontætheden i ionosfæren om natten blev dramatisk reduceret af virkningerne af SSW i flere dage:Et betydeligt hul blev dannet, der strakte sig over halvkugler fra breddegrader 55 grader S til 45 grader N. De målte også en stærk nedadgående plasma -bevægelse og et fald i iontemperatur efter SSW.

"Goncharenko et al. Viser klart, at lavere atmosfærisk tvang, der er forbundet med den store meteorologiske begivenhed kaldet en SSW, også kan påvirke ionosfæren på lav og mellem breddegrad, "siger Jorge L. Chau, leder af Radar Remote Sensing Department ved Leibniz Institute of Atmospheric Physics. "På en måde var forbindelsen forventet, i betragtning af den stærke forbindelse mellem regionerne; imidlertid, på grund af andre konkurrerende faktorer, mangel på korrekte data, og - vigtigere - mangel på udholdenhed for at søge efter sådanne natforbindelser, tidligere undersøgelser har ikke vist sådanne forbindelser - i hvert fald ikke så klare. De nye fund åbner nye udfordringer og muligheder for at forbedre forståelsen af ​​lavere atmosfærisk tvang i ionosfæren. "

Disse betydningsfulde resultater fra Goncharenko og kolleger er også fremhævet som et AGU -forskningshøjdepunkt i EOS.

At forstå, hvordan begivenheder langt væk og i andre lag i atmosfæren påvirker ionosfæren, er en vigtig komponent i vejrudsigten i rummet; yderligere arbejde er nødvendigt for at fastslå de præcise mekanismer, hvormed SSW'er påvirker ionosfæren om natten og andre koblingseffekter.

"De store nedbrydninger i ionosfæren, der er vist i denne undersøgelse, er potentielt vigtige for nærjordens rumvejr, da de kan påvirke, hvordan den øvre atmosfære reagerer på geomagnetiske storme og påvirke forekomsten af ​​ionosfæriske uregelmæssigheder, "siger Nick Pedatella, forsker ved High Altitude Observatory i National Center for Atmospheric Research. "De observerede udtømninger i ionosfæren om natten giver et andet referencepunkt for at teste troværdigheden af ​​modelsimuleringer af SSW'ernes indvirkning på ionosfæren."

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), et populært websted, der dækker nyheder om MIT -forskning, innovation og undervisning.