Kan klimaendringer måles i den øvre atmosfære?
Den unge fysikeren har gravd i unike datasett som går vel 35 år tilbake i tid.
På Ramfjorden utenfor Tromsø ble de første radarantennene til EISCAT – European Incoherent Scatter satt i drift allerede i 1981, mens tilsvarende målinger kom i gang i 1996 på Svalbard. Helt siden de første antennene ble satt opp er det samlet verdifull informasjon om tilstanden i den øvre delen av verdensrommet, nærmere bestemt ionosfæren som ligger 60-1000 kilometer over bakkenivå. Tallmaterialet dekker flere solsykluser og kan derfor gi unike historiske data om den polare ionosfæren.
Forskeren ved UiT-Norges arktiske universitet, Lindis Merete Bjoland har i nært samarbeid med kollegaer fra UiT og Japan analysert denne serien med data og sett etter variasjoner i den polare ionosfæren knyttet til årstid, døgn, solsyklus og geomagnetisk aktivitet, samt trender som ikke kan forklares av jordens egne sykluser.
Ionosfæren består av ladde partikler
Men først, hvor i verdensrommet befinner vi oss, når vi studerer Ionosfæren? Ifølge Bjoland er dette i den øvre del av atmosfæren der noen av partiklene er blitt tilført så mye energi at de ioniseres. Det vil si at atomer og molekyler har mistet ett eller flere elektron og følgelig opptrer som ladde partikler, kalt ioner. Sammen med de frie elektronene danner de et plasma. Denne delen av atmosfæren kaller vi ionosfæren.
Radarmålinger fra EISCAT gjør det mulig å studere plasma i ionosfæren. Radarene gir informasjon om elektrontetthet, elektron- og ionetemperatur og hastighet på partikler.
-Målet med forskingen min er å forstå mer av hvordan alt henger sammen, hvordan ionosfæren er koblet til solen og til jordens atmosfære. Prosessene som foregår i ionosfæren påvirker radiosignaler og satellittsignaler og har konsekvenser for vårt daglige liv på jorden, forklarer Bjoland.
Hun har presentert arbeidet sitt i en doktorgradsavhandling der noen av de viktigste funnene hennes var at en internasjonalt mye brukt modell ikke representerer den polare ionosfæren godt nok, at målingene ikke kan si noe om menneskeskapte endringer og at et spennende fenomen oppstår over Svalbard om morgenen.
International Reference Ionosphere (IRI) model ble sammenliknet med EISCAT målingene og det ser ut for at denne modellen som brukes internasjonalt av mange forskere ikke beskriver den polare ionosfæren med god nok presisjon.
-IRI fungerer best på breddegrader under 60, og vi ser at den har sine svakheter nærmere jordklodens poler. Mitt arbeid kan forhåpentligvis være med på å forbedre denne modellen og dermed gi mer presisjon i analysene, smiler forskeren.
Blir bedre presisjon med EISCAT_3D
Bjoland ville også finne ut om datasettene kunne si noe om klimapåvirkning i ionosfæren, om menneskeskapte klimaendringer hadde satt spor også i området 90-150 km over bakken.
-Det viste seg at våre data ikke var presise nok til at vi kunne trekke klare slutninger om akkurat dette. Når Eiscat_3D kommer forventer vi å få ut data med mer presisjon, der vi også kan klare å følge med på utviklingen i atmosfæren relatert til klimautviklingen nede på jordkloden.
Et mysterium over Svalbard om morgenen
Et av resultatene som vi fortsatt ikke har en god forklaring på, forteller Bjoland, er at vi på Svalbard kan observere redusert elektrontetthet når det gryr av dag. Vi vet at sola gir døgnvariasjon i elektrontettheten, men dette fenomenet forklares ikke av det. Vi har en foreløpig teori om at dette skyldes en prosess som kalles Joule-heating.
Fortsetter internasjonalt samarbeid
-I mitt videre arbeid skal vi se etter langtidstrender som kan knytte sammen informasjon fra ionosfæren og den nøytrale atmosfæren. Dette er en del av et internasjonalt samarbeid i regi av International Space Science Institute - ISSI, der forskere fra mange land jobber sammen om å sammenfatte informasjon fra ulike typer målinger og sette dem sammen for å finne trender og prosesser som blir mer synlig når forskning fra mange ulike vinkler settes sammen.
Lindis Merete Bjoland disputerte 11 april 2018 med avhandlingen: “Radar studies of plasma parameters in the polar cap and the auroral zone”. Hun ble veiledet av Unni Pia Løvhaug og Cesar La Hoz, begge ved Institutt for fysikk og teknologi ved UiT-Norges arktiske universitet.
Les mer:
*Når Nordlyset kaller (Labyrint 2018)
EISCAT - European Incoherent SCATter (Prosjektside UiT.no)
Atmosfæren er blitt kaldere (forskning.no 2008)
