Suuria paikallisia eroja avaruussään vaikutuksissa turvallisuuteen ja järjestelmiin

”Turvallisuuden kannalta olisi tärkeää lisätä mittalaitteita myös Etelä-Suomeen sekä arktisille merialuille eli alueille, missä mittaverkko on harvempi tai sitä ole, jotta häiriöiden jakautumista ymmärrettäisiin paremmin”, Oulun yliopistossa 28.11.2025 väittelevä Kärhä jatkaa.

Avaruussää tarkoittaa auringosta virtaavan aurinkotuulen ja erilaisten purkausten vuorovaikutusta Maan magneettikentän kanssa. Avaruussään voimakkaimmat ilmentymät voivat aiheuttaa maapallon magneettikentässä laaja-alaisia häiriöitä, joita kutsutaan magneettisiksi myrskyiksi. Ne voivat häiritä sähkönsiirtoa, viestintäjärjestelmiä ja navigointia. ”Avaruussään alueellisuutta voi verrata tavalliseen säähän, kuten lämpötilaeroihin tai pilvisyyteen”, Kärhä luonnehtii.

Myrskyjen vaikutuksia tarkkaillaan magnetometreillä, joita on asennettu erityisesti revontulivyöhykkeelle, missä tyypillisesti esiintyy voimakkaimpia kentän muutoksia. Asemien muodostamat mittaverkot voivat havaita magneettisia häiriöitä ja kerätä tietoa voimakkaimpien häiriöiden jakautumisesta eri leveyspiireille. Paikallinen tieto häiriöistä on tärkeää erityisesti, kun arvioidaan avaruussään aiheuttamia riskejä eri järjestelmille. Nykyistä mittaverkkoa pidetään kuitenkin liian harvana.

Kärhän väitöskirjassa tutkitaan, kuinka suuriksi hetkelliset erot magneettikentän myrskynaikaisissa vaihteluissa voivat kasvaa asemien välillä, eli kuinka paikallisia häiriöt voivat olla. Kevään 2024 myrskyn lisäksi tutkittiin aiempia tapauksia. Fennoskandiassa lokakuussa 1977 mitatun myrskyn aikana magneettikentän pohjoissuuntaisen komponentin häiriössä oli hetkellisesti yli 500 nanoteslan ero noin 170 kilometrin etäisyydellä. Lokakuun 2003 niin kutsutun Halloween-supermyrskyn aikana vastaava ero magnetometriasemien välillä oli jo noin 1 200 nanoteslaa 160 kilometrin etäisyydellä. Voimakkaimmat erot havaittiin Maan yöpuolella.

”Myös maaperän johtavuusrakenteet ohjaavat virtojen kulkua ja luovat alueita, joissa häiriöriski on suurempi”, Kärhä kertoo. ”Tulevia magneettimyrskyjä ei voi ennustaa, mutta niiden todennäköisyys kasvaa Auringon laskevan syklin aikana eli lähivuosina. Tarkempi avaruussään tuntemus on olennaista myös globaalin turvallisuuden kannalta.”

”Väitöskirja osoittaa, että avaruussään ja magneettisten myrskyjen aiheuttamien häiriöiden voimakkuus voi vaihdella huomattavasti jo muutamien kymmenien kilometrien matkalla. Luonnolliset magneettiset häiriöt voivat muistuttaa ihmisen aiheuttamia häiriöitä, ja näiden erottaminen on tärkeää nykyisessä geopoliittisessa tilanteessa”, teroittaa väitöskirjan ohjaaja, professori Eija Tanskanen, joka johtaa Oulun yliopiston Sodankylän geofysiikan observatoriota.

Tutkimuksessa hyödynnettiin sekä nykyaikaisia digitaalisia mittauksia että historiallista, 1970-luvulla 35 millimetrin filmille tallennettua mittavaa aineistoa. Väitöskirjassa kehitettiin digitointimenetelmä, jonka avulla lähes 40 kilometriä filminauhaa magneettikentän muutoskäyristä voidaan muuntaa digitaaliseksi aineistoksi myös tulevaa tutkimusta varten.

Diplomi-insinööri Otto Kärhä väittelee Oulun yliopistossa pe 28.11.2025. Fysiikan alaan kuuluvan väitöskirjan suomennettu otsikko on Voimakkaista supermyrskyihin: äärimmäisen avaruussään alueelliset vaikutukset ja spatiaaliset gradientit geomagneettisessa kentässä. Vastaväittäjänä toimii dosentti Pieter Kotzé, North-West yliopistosta ja kustoksena professori Eija Tanskanen Oulun yliopistosta. Väitöstilaisuus alkaa Linnanmaalla salissa TA105 klo 12.  Väitöstä voi seurata etäyhteyksin.