2.4.2014

Auringon hiukkassade vaikuttaa ilmakehään

Ilmaston muuttuminen on monimutkainen mekanismi, jonka ymmärtäminen on ihmiskunnan suurimpia haasteita. Akatemiatutkija Annika Seppälä haluaa saada ilmastomalleihin niistä puuttuvan paikallisissa mittakaavoissa oleellisen tiedon – sen, miten Auringosta tulevat hiukkaset vaikuttavat ilmakehän kemialliseen koostumukseen ja sitä kautta tuuliin sekä lämpötilaan.

Kevätauringossa paistatellessa ei ehkä tule ajatelleeksi, että auringosta virtaa lämpösäteilyn lisäksi myös hiukkasia. Tiede ei kuitenkaan tunne auringon – elinehtomme – kaikkia vaikutuksia maailmaamme eikä ilmakehäämme. Yksi tuntematon seikka on auringon hiukkassateen vaikutukset.

Tuntematon aina kiinnostanut Ilmatieteen laitoksen tutkija Annika Seppälää. ”Olen pohdiskelija, joka haluaa tietää, miksi jokin asia menee juuri niin. En hakeutunut tutkijaksi tietoisesti. Näin taisi käydä, koska työ sopii luonteeseeni ja vastaa loputtomaan tiedonjanooni.”

Luonnontieteistä Seppälä oli kiinnostunut jo nuorena. Yliopistofysiikka tarjosi mielenkiintoisen haasteen sekä mahdollisuuden yhdistää ilmakehän ja avaruuden tutkimuksen. ”Hyvän tutkijaystäväni mukaan puhuessani tutkimusalastani silmäni loistavat ja minusta paistaa innostus ja rakkaus työhöni, mikä on varmaan hyvä merkki siitä, että olen tutkijana oikealla alalla.”

Akatemiatutkija Annika Seppälän työhön kuuluu tulosten esittelyä tieteellisissä kokouksissa.

Hiukkaset vaikuttavat tuuliin ja lämpötilaan

Ilmakehään vaikuttavia ulkopuolisia tekijöitä sanotaan ilmastopakotteiksi. Ne ovat pääasiassa ihmisperäisiä, kuten kasvihuonekaasut, tai luonnollisia, kuten auringosta tuleva energiavuo. Auringon energiavuo koostuu näkyvän valon säteilyn ja ultraviolettisäteilyn ohella korkeaenergisistä hiukkasista, jotka aiheuttavat tunnetusti revontulia.

Hiukkaset vuorovaikuttavat ilmakehässä jo olevan aineen kanssa muuttaen sen kemiallista tasapainoa ja sitä kautta tuulia ja lämpötiloja korkealla päidemme yläpuolella. Hiukkassateella lienee merkittävä rooli napa-alueiden ilmaston vuosittaisessa vaihtelussa, mutta sitä ei vielä tarkasti tunneta. Seppälä selvittää sitä Akatemia-tutkimuksessa ”Ilmasto ja auringon hiukkaspakote”.

”Tieto puuttuu, koska vaikutusten ymmärtäminen vaatii havaintoja maanpinnalta sadan kilometrin korkeuteen asti. Näitä alettiin tehdä vasta joitain vuosia sitten.”

Seppälä saa uusinta tietoa ilmakehän koostumuksesta suoraan työpöydälleen, sillä Ilmatieteen laitos on mukana maailman parhaissa satelliittimittauslaiteprojekteissa. Kollegat kautta maailman odottavat ja tarvitsevat Seppälän tutkimustuloksia, mikä on suuri saavutus, sillä ilmakehä ja ilmastotutkimus on vahvasti kilpailtu ala.

Tutkijan arki

Tulosten avulla nähdään karkeasti kahteen suuntaan: tulevaan ja nykyiseen. ”Ilmastonmuutos kasvihuonekaasujen vaikutuksesta muuttanee ilmakehää niin paljon, että myös auringon pakotteen vaikutukset tulevat muuttumaan. Muutosten ennustaminen vaatii tietämystä siitä, miten ilmakehä toimii tällä hetkellä.” Toisaalta opimme ymmärtämään ilmaston vuosittaista vaihtelua etenkin paikallisesti, esimerkiksi Suomen kaltaisella napa-alueella, mihin magneettikenttä ohjaa varatut korkeaenergiset hiukkaset.

Normaali työpäivä vierähtää tietokoneen ääressä. ”Varsinainen tutkimustyö on ilmakehämittauksista ja ilmakehä- tai ilmastomalleista saatujen tulosten analysointia koneella.”

Tutkijan toimenkuvaan liittyy myös useiden kansanvälisten tutkimusyhteistöiden hallinnointia, alan oppikirjojen ja kansainvälisten tiedelehtien sisällön määrittelemistä ja kansainvälisten kokousten suunnittelua. Omaa osaamista päivitetään ajatustenvaihdossa kollegoiden ja opiskelijoiden kanssa, lukemalla uusimpia tutkimustuloksia tiedelehdistä ja osallistumalla kansainvälisiin tapahtumiin.

”Minulla on loistavat päivittäiset työkaverit, ja käytössämme ovat parhaat mahdolliset mittaukset ja ilmakehämallit. Työviikkoon toivon lisää hiljaisia hetkiä, joiden aikana voi kunnolla keskittyä miettimään, mikä viimeisimpien tulosten merkitys todella on ja onko jotain oleellista jäänyt vähemmälle huomiolle. Palava tarve olisi uusille satelliittimittaushankkeille, siinä ehdoton parannuskohde!”

Tutkijan työhön kuuluu usein matkustelua. Seppälä on käynyt tutkimusvierailumatkalla muun muassa Uudessa-Seelannissa.

Tavoitteena saada hiukkaset mukaan malleihin

Seppälä lähti opiskelemaan vaikeaa ja kiinnostavaa fysiikkaa Helsingin yliopistoon, jossa on mahdollista opiskella sekä ilmekehän että avaruuden salaisuuksia. Mielenkiinnon kohteet yhdistyivät gradussa, kun avaruusfysiikan professori vinkkasi Ilmatieteen laitokselle, joka etsi opiskelijaa tutkimaan aurinkomyrskyjen vaikutusta ilmakehän otsonitasapainoon. Seppälä jatkoi aiheesta vielä väitöskirjaan ja hankki kansainvälistä tunnettavuutta asiantuntijatehtävissä British Antarctic Survey -laitoksella, joka on maailman johtavia ympäristötieteen tutkimuskeskuksia.

Akatemiatutkijuus on Seppälälle kunnianosoitus tähän mennessä tehtyä työtä kohtaan ja osoitus siitä, että hänen ehdottamaansa tutkimusta pidetään sekä kansainvälisesti että kansallisesti tärkeänä. ”Akatemiatutkijana saan keskittyä tutkimusaiheeseeni intensiivisesti viisivuotisen kauden. Se auttaa keskittymään vaativiin uusien asioiden oppimiseen, tekemään pitkäjänteisempää työtä ja saavuttamaan aikaa vaativa tuloksia.”

Työ on kansainvälisesti arvokasta, sillä käytetyt ilmakehä- ja ilmastomallit eivät vielä sisällä auringon hiukkaspakotetta. Seppälän toiveena onkin nähdä auringon hiukkaspakote mukana kaikissa maailmalla käytettävissä ilmakehä- ja ilmastomalleissa.

Teksti: Nina Mäki-Kihniä
Kuvat: Annika Seppälä

Viimeksi muokattu 7.5.2015

Tietysti.fi on Suomen Akatemian sivusto, joka kertoo yleistajuisesti Akatemian rahoittamasta tutkimuksesta sekä tieteestä ja tutkimuksesta yleensä. Sivuille kootaan muun muassa tutkijahaastatteluita, tieteen yleisötapahtumia, tiedeuutisia ja tutkimuksesta kertovia taustajuttuja.

Seuraa meitä:

Ota yhteyttä

Suomen Akatemian viestintä
terhi.loukiainen@aka.fi

Lisätietoja Suomen Akatemiasta www.aka.fi