Oulun yliopistossa  käynnistyvä Nato SPS -tutkimusyhteistyö (Naton Science for Peace and Security) seuraa avaruusilmaston kehittymistä. Tutkimuksella pyritään seuraamaan ilmaston muuttumisen ja lämpenemisen seurauksena korkealla ilmakehässä tapahtuvia sääilmiöitä, jotka voivat tuoda esiin uudenlaisia vaaroja ja ääri-ilmiöitä. Hankkeessa on mukana myös avaruuskappaleiden seuranta.

Oulun yliopiston asiantuntijat osallistuvat ensimmäistä kertaa Nato SPS:n rahoittamaan yhteisen tiedeohjelman tutkimukseen. Yhteistyössä saksalaisten, norjalaisten ja ruotsalaisten tutkijoiden kanssa ensimmäisessä yhteishankkeessa seurataan avaruusilmaston muuttumista ja ilmakehän rakennetta Sodankylän geofysiikan observatoriosta käsin.

Ilmaston muuttumisen ja lämpenemisen seurauksena sääilmiöt korkealla ilmakehässä voivat tuoda esiin uudenlaisia vaaroja ja ääri-ilmiöitä. Naton tiedeohjelma SPS tukee niiden tutkimusta, jotta odottamattomia turvallisuusuhkia voidaan tunnistaa. 

Ilmaston muuttuminen on voimakkaimmillaan arktisella alueella, jota kutsutaan myös ilmastonmuutoksen polttopisteeksi. Siellä tapahtuvia muutoksia kartoitetaan kesäkuussa rahoitettavaksi hyväksytyssä ja marraskuussa 2023 käynnistyneessä DECC-projektissa (Dynamics Above The Epicentre Of Climate Change), jotta muutoksiin voidaan varautua paremmin.

Oulun yliopiston Sodankylän geofysiikan observatorion (SGO) lisäksi kolmivuotisessa hankkeessa mukana ovat the Leibniz Institute of Atmospheric Physics - University of Rostock, the Swedish Institute of Space Physics ja Andøya Space. SGO on Oulun yliopiston erillislaitos, jonka monipuolisilla mittalaitteilla on mitattu lähiavaruuden ilmiöitä jo 110 vuotta.

”Erityisosaamisemme tarkkojen mittalaitteistojen parissa on kansainvälisesti ainutlaatuista, joten tarkkuutta vaativat mittalaitteet ja menetelmät toteutetaan Sodankylässä”, totesi professori, SGO:n johtaja Eija Tanskanen.

”Lappi on rauhallinen sijoituspaikka mittalaitteille, jotka vaativat häiriöttömän ympäristön. Monissa muissa paikoissa ihmistoiminnan häly häiritsee herkkiä mittareita. Lapissa rauhalliset alueet ovat myös helpommin saavutettavissa tietä pitkin toisin kuin vaikkapa Yhdysvalloissa tai Kanadassa”, jatkoi Tanskanen.

”Avaruussään vaikutus infrastruktuuriin sekä energia- ja navigointijärjestelmiin näkyy erityisesti pohjoisessa. Yhdessä ilmastonmuutoksesta johtuvien merkittävien muutosten kanssa olemme uusien haasteiden edessä, erityisesti energiamurroksen aikana”, sanoo Rene Heise, Naton SHAPE-yksikön entinen johtava avaruussää- ja METOC-asiantuntija.

Naton tiedeohjelma SPS edistää Naton jäsenvaltioiden ja kumppanimaiden välistä tieteeseen, teknologiaan ja innovointiin perustuvaa käytännön yhteistyötä tarjoamalla rahoitusta tutkimus- ja kehityshankkeille, työpajoille ja koulutuksille.

”On todella hienoa, että yhteistyömme Naton tiedeohjelman kanssa käynnistyy. Pitkään kehitettyä erikoisosaamistamme arvostetaan kansainvälisesti. Myös jatkossa haluamme tehdä Naton kanssa tutkimusyhteistyötä useilla Oulun yliopiston monitieteisillä tutkimusaloilla”, sanoo Oulun yliopiston tutkimuksesta vastaava vararehtori Taina Pihlajaniemi.

Suomalainen Tiedeakatemia perusti Sodankylän geofysiikan observatorion (SGO) Tähtelään vuonna 1913 kehittämään ja ylläpitämään geofysiikan pitkäaikaisia havaintoja, tutkimaan geo- ja avaruusympäristöjen muutosta sekä koordinoimaan kansainvälisiä avaruustehtäviä Suomessa. SGO:n pisin havaintosarja on yli 100 vuoden aikasarja geomagneettisen kentän vaihteluista. Nykyisin observatorio toimii Oulun yliopiston alaisena valtakunnallisena erillislaitoksena.

Avaruudessa tapahtuvien muutosten havaitseminen ja niiden voimakkuuden arvioiminen edellyttää jatkuvaa ja tasalaatuista havainto- ja mittaustietoa. Sodankylän SGO:n havaintojen sarja revontuliovaalista on alkanut jo toistasataa vuotta sitten.

Sodankylän SGO:n maamerkki on 32-metrinen EISCAT-tutkavastaanotin (European Incoherent Scatter Scientific Association). Sitä korvataan parhaillaan Enontekiön Karesuvantoon asennettavalla EISCAT 3D -tutkakentällä.

Vuoden 2023 aikana valmistuvaksi odotettava järjesteltä tuottaa kolmiulotteista kuvaa yläilmakehän sähkövirroista. Karesuvannon uusi tutka-asema koostuu hehtaarin kokoisesta hunajakennon muotoisesta antennikentästä, jossa on yhteensä noin 10 000 yksittäistä signaalia vastaanottavaa antennia.

European Incoherent Scatter Scientific Association on kansainvälinen tutkimuslaitosten yhteenliittymä, jonka tutkahankkeessa Suomen Karesuvantoon, Ruotsin Kiirunaan ja Norjan Skibotniin rakennetaan kolmiulotteista kuvaa välittävät 3D-tutka-asemat.

Ilmakehän kerrosten, ilmavirtausten suuntien ja avaruuskappaleiden seurantaa hetki hetkeltä

Ilmakehän eri kerrokset suojelevat Maata avaruudesta tulevilta uhkilta. Ilmakehän rakenne on eläväinen ja muuttuu jatkuvasti. Uudessa projektissa muutoksia pyritään ymmärtämään tarkemmin, ja sopeutumaan tai suojautumaan niiden vaikutuksilta.

Ilmakehän kerrosten paksuus ja läpäisevyys vaihtelevat esimerkiksi maan päivä- ja yöpuolen välillä. Ilmakehän eri kerrokset vaikuttavat siihen, kuinka hyvin milloinkin esimerkiksi radioaallot ja muut signaalit kulkevat ilmakehän ala-, keski- ja yläkerrosten läpi.

Lisäksi DECC-projektissa halutaan tarkentaa Sodankylän mittausosaamisella miten yläilmakehän virtaukset liikkuvat. Kolmas yhteistyömuoto on avaruuskappaleiden seuranta Sodankylästä. Esimerkiksi avaruudesta peräisin olevia kiviä tippuu Maahan päivittäin 40 000 kilogrammaa.

Uudessa hankkeessa keskitytään maanpäällisiin havaintoihin, joissa käytetään valtioiden rajat ylittävää instrumenttiverkostoa, jonka mittauksia ei ole saatavilla muilla havaintotekniikoilla, satelliitit mukaan lukien. Mittauskapasiteettia laajennetaan täyttämään merkittävä aukko havaintoverkossa.