Badanie przeprowadzone w Finlandii wykazało związek między zorzą polarną a pogodą na Ziemi. Znajduje to również odzwierciedlenie w rachunku za prąd w zimie.

W ciągu kilku fińskich zim naukowiec Timo Asikainen dokonał w starym domu swojej babci obserwacji, która będzie znana wielu osobom: gdy jest zimno, wzrastają wydatki na energię elektryczną. Okazuje się jednak, że na te zimne okresy i jego rachunki za prąd miało wpływ nieoczekiwane źródło: zorza polarna.

Znajdujące się ponad 90 milionów kilometrów od Ziemi Słońce nieustannie rzuca w naszą stronę naładowane cząstki, co czasami skutkuje niesamowitym spektaklem światła na niebie – zorzą polarną, znaną również jako zorza polarna i południowa. Teraz fińscy naukowcy odkryli, że tak silna aktywność geomagnetyczna w całym kraju może prowadzić do cieplejszej pogody i mniejszego zużycia energii elektrycznej w okresie zimowym.

W jednym Nowe badanie Asikainen i doktorantka Vera Juntunen odkryły, że aktywność zorzy polarnej zmieniła zużycie energii elektrycznej w Finlandii nawet o 14 procent. Według Asikainena niezwykle wysoka aktywność geomagnetyczna doprowadziła do zmniejszenia zużycia aż do 600 gigawatogodzin w porównaniu ze średnią aktywnością, co odpowiada miesięcznej energii grzewczej około 330 000 fińskich gospodarstw domowych. „Ludzie nigdy nie myśleli, że tego rodzaju efekt pogody kosmicznej może mieć wpływ na zużycie energii elektrycznej” – powiedział Juntunen, współautor badania i doktorant na Uniwersytecie w Oulu.

Jak zorza polarna wpływa na zimowe temperatury?

Przez ostatnią dekadę Asikainen, badacz z Grupy ds. Klimatu Kosmicznego na Uniwersytecie w Oulu, wraz ze współpracownikami badał, w jaki sposób pogoda kosmiczna wpływa na pogodę i klimat naszej planety. Pogoda kosmiczna opisuje środowisko kosmiczne pomiędzy Słońcem a Ziemią, na które wpływają elektrycznie naładowane cząstki Słońca i które może mieć wpływ na naszą technologię. Jednak nowe badanie jako pierwsze pokazuje, jak pogoda kosmiczna może wpłynąć na zużycie energii elektrycznej na Ziemi.

Chociaż promieniowanie ultrafioletowe Słońca może wpływać na temperaturę Ziemi, strumień jego energetycznych cząstek może również wpływać na inne aspekty naszego systemu pogodowego – w tym na to, czy z Arktyki będą pojawiać się podmuchy zimnego powietrza.

Nikt nie zna jeszcze wszystkich szczegółów, ale Asikainen twierdzi, że podróż zaczyna się tam, gdzie górne warstwy atmosfery spotykają się z przestrzenią. Naładowane cząstki pochodzące ze Słońca i skierowane na Ziemię mogą chwilowo zakłócić magnetosferę otaczającą naszą planetę. Cząsteczki słoneczne mogą przemieszczać się wzdłuż linii pola magnetycznego Ziemi do górnych warstw atmosfery, gdzie wzbudzają je i uwalniają fotony światła, które uważamy za zorze polarne.

Cząsteczki wywołujące zorzę polarną mogą zakłócać ozon

Spadające cząstki powodujące zorzę polarną uwalniają swoją energię wysoko do atmosfery, tworząc cząsteczki, takie jak tlenki azotu. Cząsteczki te pozostają zimą w ciemnej atmosferze polarnej przez bardzo długi czas i mogą migrować bardzo powoli – w ciągu tygodni do miesiąca – do stratosfery, gdzie znajduje się warstwa ozonowa. Tutaj cząsteczki mogą niszczyć ozon, który pomaga regulować temperaturę naszej planety.

Ozon pochłania promienie ultrafioletowe i podczerwone słońca, które wznoszą się z głębszych warstw atmosfery. Asikainen twierdzi, że zmiany w ozonie wpływają na temperaturę w polarnej stratosferze. W stratosferze polarnej zubożeniu warstwy ozonowej towarzyszy ochłodzenie stratosfery, co powoduje wzrost zimnych, wirujących wiatrów, znanych jako wir polarny.

Mieszkańcy północnej Europy i Stanów Zjednoczonych dobrze znają wir polarny, a na półkuli południowej istnieje inny wir. Stratosferyczny wir polarny to wir zimnego powietrza, który zimą wieje wokół obszaru polarnego. Słabszy wir polarny ma charakter falowy i może sprowadzić burze arktyczne na niższe szerokości geograficzne. Potężny, ciasno zwinięty wir polarny utrzymuje arktyczne powietrze na biegunie.

Zorza polarna ma wpływ na zużycie energii elektrycznej

W badaniu zespół przeanalizował dziesięciolecia aktywności geomagnetycznej, aby określić powiązania między zorzą polarną, zimowymi temperaturami i zużyciem energii elektrycznej. Odkryli, że gdy aktywność geomagnetyczna spadła, wir polarny osłabł, powodując około miesiąc później intensywną zimową pogodę w Finlandii. I odwrotnie, wyższa aktywność geomagnetyczna wzmocniła wir polarny, powodując, że pozostał on ciaśniej zwinięty, co również doprowadziło do wyższych temperatur w zimie około miesiąc później.

Skutki pojawiły się dopiero zimą, gdy wiatry stratosferyczne wiały nad równikiem w określonym kierunku. Wykorzystując dane dotyczące zużycia energii elektrycznej od lat 90. XX wieku do chwili obecnej, odkryli, że aktywność geomagnetyczna jest silnie skorelowana ze zużyciem energii. Bliskie powiązania zrobiły wrażenie na autorach i innych ekspertach.

„Byłam bardzo zaskoczona, jak dobry był związek między zużyciem energii a rozpadem wiru polarnego” – napisała w e-mailu, niezaangażowana w badania naukowiec zajmująca się kosmosem Tuija Pulkkinen. Ponieważ większość ludzi żyje i wykorzystuje energię w południowej Finlandii, odkryłem, że skutki wiru polarnego są odczuwalne aż do średnich szerokości geograficznych.

Pogoda kosmiczna wpływa na atmosferę i pogodę

Do tej pory zakładano, że nasza szybko zmieniająca się pogoda kosmiczna nie ma wpływu na atmosferę w skalach czasowych, takich jak pogoda sezonowa. Jednak nowe badanie pokazuje, że wpływy z przestrzeni kosmicznej, w tym prądy polarne i opady cząstek energetycznych, to ważne czynniki, które należy wziąć pod uwagę przy zrozumieniu pogody i klimatu Ziemi.

„To sugeruje, że możemy wykorzystać długoterminowe prognozy pogody kosmicznej (lub aktywności słonecznej) do przewidywania zapotrzebowania na energię elektryczną, co będzie bardzo przydatne dla przemysłu energetycznego” – powiedział Pulkkinen, profesor fizyki kosmicznej na Uniwersytecie Michigan. .

Autorzy zgadzają się, że wyniki mogą pomóc w ulepszeniu modeli i prognoz pogody z wyprzedzeniem, ponieważ aktualne prognozy pogody są wiarygodne jedynie z kilkutygodniowym wyprzedzeniem. Sześć miesięcy temu Asikainen i jego zespół poprawnie przewidzieli załamanie się wiru polarnego tej zimy, wykorzystując modele statystyczne do pomiaru aktywności geomagnetycznej i określenia prawdopodobieństwa zmian w stratosferze.

„Mam nadzieję, że w przyszłości powstanie model, który wykorzysta te wyniki do przewidywania zużycia energii elektrycznej w zimie” – powiedział Juntunen. „Skorzystają na tym także osoby wykorzystujące energię elektryczną do ogrzewania”.

Obecnie testujemy tłumaczenia maszynowe. Ten artykuł został automatycznie przetłumaczony z angielskiego na niemiecki.

Ten artykuł został po raz pierwszy opublikowany w języku angielskim 23 marca 2024 r. na stronie „Washingtonpost.com” ukazało się w ramach współpracy, a teraz jest dostępne także w tłumaczeniu dla czytelników portali IPPEN.MEDIA.