romværvarsling

Romværvarsling vil si å forutsi hvordan forhold på Sola og i solvinden vil påvirke jordas øvre atmosfære og området rundt (ionosfæren og magnetosfæren) i nær fremtid. Romværvarsling kan også benyttes for området rundt andre planeter eller i det interplanetære rom hvor menneskeheten har teknologisk tilstedeværelse.

Faktaboks

også kjent som:
eng. Space Weather Forecast

Romværvarsling tar sikte på å gjøre det mulig å iverksette tiltak for å unngå negative konsekvenser av romvær. Romværet kan blant annet forstyrre kommunikasjonsteknologi og navigasjonssystemer som benytter satellitter, skade astronauter, forstyrre olje- og mineralleting og oljeboring eller påvirke radiokommunikasjon og kraftforskyningen på Jorda. Turistnæringen og enkeltpersoner bruker romværvarsling til å forutsi når og hvor det vil være nordlys og sørlys.

Brukere av romværvarsler inkluderer industri, turistnæring, statlige forvaltningorganer, militæret, radioamatører med flere. De fleste industrialiserte land har en bevissthet og aktivitet knyttet opp i mot romvær og romværvarsling.

Metoder

Romværvarslinger kan både være kvalitative og kvantitative. Et kvalitativt romværvarsel vil ta utgangspunkt i målinger av ulike parametere på sola, i solvinden og i det det nære verdensrommet, slik som antall solflekker, solflekkenes kompleksitet og posisjon, koronahull, solvindens hastighet, magnetfeltstyrke og retning, mengden energetiske partikler i magnetosfæren, forstyrrelser i det geomagnetiske feltet og ionosfæren, og så videre. Disse observasjonene av både hva som foregår akkurat nå og om hva som har skjedd de foregående timene og dagene, gir romværvarsleren en situasjonsforståelse som gjør det mulig å gi en erfaringsbasert vurdering av hva som vil skje i fremtiden. Videre vil en kunne gi et kvalitativt varsel om hvorvidt romværet vil være rolig, forstyrret eller at mer spesielle begivenheter, for eksempel knyttet til utbrudd på Sola, vil inntreffe.

Et kvantitativt varsel forsøker å kvantifisere hvordan romværet vil være i fremtiden, både ved å angi tidspunktet, berørte områder og størrelsen på relevante romværparametere. Dette utføres ved hjelp av modeller, enten avanserte fysikkbaserte modeller, empiriske modeller eller statistiske modeller. Modellene tar oftest utgangspunkt i de samme målte parameterne som for et kvalitativt varsel og prøver å regne ut hvordan disse parameterne vil utvikle seg inn i fremtiden. Nytteverdien av disse varslene for aktører som er berørt av romvær, bestemmes av hvor godt de reproduserer virkeligheten og hvor tilpasset de er aktørenes behov.

I en varslingssituasjon vil det foregå et samspill mellom kvalitative vurderinger og kvantitative resultater for å gi et så nøyaktig bilde som mulig av hva som vil skje i fremtiden. I enkelte tilfeller vil brukeren av romværvarsel ha så spesifikke og konkrete krav til parameterisering av varselet at man utelukkende er avhengig av kvantitative resultater. I slike tilfeller er kvaliteten på varselet og hvor lang tid inn i fremtiden man kan bruke det avhengig av hvor gode modellene er, hvor gode målingene som brukes er, hvor god instrumentdekning man har og hvor god vår forståelse av fenomenet er.

Satellitter måler egenskaper ved solvinden

Sola sender hele tiden ut en strøm av partikler. Dette kalles solvind. De fleste romværfenomener skyldes solvindens vekselvirkning med jordas magnetosfære. Magnetosfæren er et plasmalag rundt Jorda, som domineres av jordas magnetfelt.

Hvordan solvinden vekselvirker med magnetosfæren avhenger av solvindens egenskaper. Derfor måles disse egenskapene av satellitter, for eksempel Advanced Composition Explorer (ACE) og Deep Space Climate Observatory (DSCOVR). Dette gjør det mulig å forutsi mange romværfenomener. En av egenskapene som måles, er farten til solvinden. Denne kan benyttes til å forutsi mer nøyaktig når solvinden vil treffe magnetosfæren. Videre måles styrken og retningen til solvindens magnetfelt. Dersom dette feltet har en komponent som er antiparallelt med Jordas magnetfelt, øker sjansen for at disse feltene vil kunne sammenkoples. Det vil sette i gang en komplisert magnetisk prosess som kalles Dungey-syklus. Slike sykluser kan medføre magnetiske substormer. Det kan igjen føre til nordlys, sørlys og forsterkede strømmer i ionosfæren.

Observasjon av Sola

Nærbilde av en stor solflekkgruppe med flere mørke umbra omgitt av lysere penumbra, observert 15. juli 2002 med det svenske solteleskopet på La Palma.
Solflekkgruppe
Av /Stockholm Universitet.

I romværsammenheng observeres sola både fra bakken ved hjelp av teleskoper eller fra rommet med satellitter. Spesielt satellittene SOHO, Stereo og Solar Dynamics Observatory (SDO) brukes mye i romværvarsling. Disse observerer både soloverflaten og atmosfæren i ulike bølgelengder, noe som gir nødvendig informasjon om Solas tilstand.

Ved å observere aktiviteten på Sola er det mulig å forutsi noen av solvindens egenskaper tidlig. Et fenomen som kan observeres er solare bluss (engelsk Solar Flare). Ved solare bluss sendes det ut ekstra store mengder høyenergetisk stråling. Denne strålingen kan splitte nøytrale molekyler i atmosfæren til elektroner og positivt ladede ioner. Da blir ionosfæren tettere, spesielt på Jordens dagside.

Et annet observerbart fenomen ofte (men ikke alltid) observert i etterkant av et bluss, er koronautbrudd (engelsk Coronal Mass Ejection). Ved et koronautbrudd slynges ekstra store mengder masse ut fra Sola. Dersom denne massen beveger seg mot og treffer Jorda, vil koblingen til magnetosfæren bli kraftigere enn hva en normalt ser og forårsake en såkalt geomagnetisk storm, som er et globalt fenomen. Geomagnetiske stormer forårsaket av et eller flere etterfølgende koronautbrudd er de kraftigste og regnes som de formene for romvær med størst skadepotensiale for teknologisk infrastruktur.

Det er også mulig å observere mørkere områder på soloverflaten kalt solflekker. Antall solflekker kan si noe om Solas magnetiske aktivitet. Solflekkene er områder med ekstra kraftige magnetfelter, ved å studere solflekkenes størrelse, posisjon og kompleksitet, kan romværvarslere vurdere om hvor sannsynlig det er at solare bluss og koronautbrudd vil inntreffe, og videre om de vil gå i retning Jorden.

I perioder av Solas 11-årige solsyklus opptrer såkalte koronahull, disse gir opphav til ekstra høy hastighet i solvinden. Siden Sola roterer, vil solvinden fra koronahull på vei utover i solsystemet nå igjen tregere solvind fra andre områder på Sola. I grensesjiktet mellom rask og treg solvind vil det oppstå opphopninger av solvindpartikler og økt kompleksitet i magnetfeltet. Når slike grensesjikt når jorda, vil også disse forårsake geomagnetiske stormer. Koronahull er et langlivet fenomen, derfor vil solvinden fra et koronahull kunne forårsake geomagnetiske stormer på jorda med 27 dagers (solas rotasjonstid) mellomrom. Romværvarslere overvåker koronahull og beregner når partikkelstrømmen fra dem når jorda.

Nordlysvarsel

Nordlys. Nordlysovalen over den nordlige halvkule slik den fremkommer på et bilde i ultrafiolett, tatt fra den amerikanske satellitten Dynamics Explorer 1.

.
Lisens: Begrenset gjenbruk

Nordlys og sørlys opptrer hovedsakelig i form av ovaler sentrert over de geomagnetiske polene. Ovalenes størrelse og beliggenhet endrer seg med solaktiviteten og forholdene i solvinden. Derfor kan målinger av solvind og observasjoner av sola benyttes til å forutsi nordlys. Ofte baserer kvantitative nordlysvarsel seg på prediksjoner av Kp-indeksen. Dette er et tall fra 0 til 9 som sier noe om forstyrrelser i jordas magnetfelt basert på observasjoner fra en håndfull magnetiske observatorier på midlere breddegrader. Observasjonene behandles på en måte for å gi et representativt tall for den globale magnetiske aktiviteten. Høy Kp-indeks antyder en stor og bred nordlysoval som strekker seg lengre sør enn hva som er normalt. Nordlysvarsel tar også ofte hensyn til værvarselet, siden skyer og tåke kan skygge for nordlyset. Det er heller ikke mulig å observere nordlys i fullt dagslys.

Romklimavarsling

Romklima er den langsiktige variasjonen i solaktivitet og romværet. Den magnetiske aktiviteten på Sola varierer med en syklus på omtrent 11 år, og derfor ser man ofte en tilsvarende variasjon i romværet på jorda. Når solaktiviteten er på topp, kan vi forvente mer ekstremt romvær.

Studier av romklima og variasjoner i Solas aktivitet ved hjelp av analyse av blant annet årringer (dendrokronologi), har gitt oss informasjon om hvordan Solas aktivitet har variert flere tusen år tilbake i tid, og hvordan det i perioder har vært mye aktivitet og i andre perioder har vært lite aktivitet. Dette setter oss også i stand til å si noe om hvor mye romvær vi har hatt på Jorda, blant annet hvor mye nordlyset har variert i utbredelse gjennom historien.

Treffsikkerhet ved romværvarsling

Romvær består av store og komplekse systemer. Romværforskning som er en disiplin innen kosmisk fysikk, er et aktivt forskningsområde. Ulike modeller for romværvarsling er fremdeles under utvikling og utprøving. Sammenlignet med meteorologer har romfysikere svært få målepunkter å basere varslingene sine på. Romværvarsler er som regel svært usikre frem til omtrent en time før romværet inntreffer.

Organisering av romværvarsling

De fleste land har en eller annen form for aktivitet knyttet til forskning på romvær eller utvikling av romværtjenester. Fokus i ulike land kan variere siden man befinner seg på ulike breddegrader og har ulik infrastruktur. I mange tilfeller har de nasjonale meteorologiske instituttene fått rollen med overvåkning og varsling, enten på egen hånd eller i samarbeid med andre aktører. Likevel er det en felles internasjonal oppfatning at romvær er et globalt fenomen som er universelt utfordrende for et teknologisert samfunn. Derfor finnes en rekke internasjonale aktiviteter og sammenslutninger hvor romvær diskuteres og varslingssystemer utvikles, koordineres og samkjøres. Spesielt kan man nevne at World Meteorological Organization har romvær på agendaen, det samme har blant annet NATO, EU, NASA, ESA, CIGRE. The International Space Environment Service (ISES) er en annen sammenslutning av internasjonale romværaktører som utveksler og koordinerer romværvarsling.

Romværvarsling i Norge

Norske fagmiljøer har mer eller mindre vært involvert med romvær siden man først la merke til effekten av romvær på moderne teknologi. Telegrafen med sine lange transmisjonslinjer var den første som ble påvirket av dette. Spesielt miljøet rundt Haldde-observatoriet og senere Norsk Institutt for Kosmisk fysikk med Nordlysobservatoriet i Tromsø og Magnetisk Byrå i Bergen jobbet med romværeffekter på infrastrukturen allerede i første halvdel av 1900-tallet. På Haldde-observatoriet hadde man nær kontakt med telegrafvesenet for å registrere strømmer i telegrafledningene forårsaket av nordlysaktivitet. Så tidlig som 1930 var Magnetisk Byrå involvert i en analyse av hvordan tilsvarende strømmer kunne forårsake økt korrosjon i vanneldningsnettet i Bergen.

Etter andre verdenskrig økte teknologiseringen av samfunnet, og aktører som Forsvaret, gjennom Forsvarets Forskningsinstitutt, og Televerket jobbet mye med romværets effekt spesielt på radiokommunikasjon. Etter hvert som GPS gjorde sitt inntog i samfunnet ble Statens Kartverk etterhvert en leverandør av romværtjenester knyttet til posisjonering og navigasjon. På Nordlysobservatoriet i Tromsø, senere Tromsø Geofysiske Observatorium, har man levert romværtjenester knyttet til variasjoner i jordens magnetfelt siden begynnelsen av 1990-tallet, da spesielt ovenfor oljeindustrien.

I 2014 etablerte Universitetet i Tromsø i samarbeid med Norsk Romsenter Norsk Senter for Romvær (NOSWE) som en avdeling under Tromsø Geofysiske Observatorium. NOSWE tar mål om å bli nasjonal koordinator og kontaktpunkt for romværvarsling og samarbeider både med nasjonale og internasjonale aktører. NOSWE fikk i 2019 status som Regional Warning Center Norway i ISES.

Les mer i Store norske leksikon

Eksterne lenker

Kommentarer

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg