Energirike partiklar fanga i jordas magnetfelt, kan kollidera med gassane i atmosfæren. Kor djupt dei trenger ned i atmosfæren avheng av energien deira, men dei fleste partiklane vert stoppa over 100 km. Dette kan me sjå som eit fargesprakande nordlys som dansar over nattehimmelen.

Kollisjonane set også i gong ei rekkje kjemiske reaksjonar som aukar produksjonen av gassar som blant anna nitrogenoksid (NOx) i atmosfæren. Desse gassane kan bryta ned ozon i spesielle prosessar som gjer at gassane ikkje blir brukt opp, men kan igjen og igjen dela eit ozonmolekyl i to.

Sommarstid vert NOx-gassane effektivt fjerna av sola. Ved vinterstid derimot, oppstår det vindar som fangar i atmosfæregassane i eit sirkulasjonsmønster som ikkje ser sola på mange månader. Dei nordlys-produserte NOx-gassane kan då verta transportert heilt ned til 40-50 km.

Dette opnar for ei kopling mot versystemet vårt.

Slik påverkar ozon temperatur

Ozon er nemleg viktig for temperaturen ved desse høgdene. Som kjend absorberer ozon UV-stråling frå sola, noko som vil tilføra auka oppvarming av atmosfæren sommarstid. I tillegg kan ozon senda ut varmestråling (infraraudstråling) ut i verdsrommet og såleis bidra til å avkjøla atmosfæren. I den vintermørke polarnatta er det nettopp det siste som gjer seg gjeldande.

Så dersom NOx-gassane reduserer mengda ozon ved om lag 50 kilometer, kan ein forandra temperaturen. Trykk, temperatur og vindar er bunde tett saman, og ein endring i temperaturen vil såleis forandra vindane i dette området. Desse vindane har koplingar til versystemet vårt.

Fleire studie har til dømes vist at periodar prega av mange, sterke nordlysstormar kan auka sjansen for at Nord-Europa får milde vintrar med opp til 10-20 prosent. Kor sterk denne koplinga er, er derimot avhengig av kor raskt NOx gassane vert transportert frå 100 kilometer og ned til 50 kilometer.

Auka utslepp av drivhusgassar har effekt

Auka utslepp av CO2 og andre drivhusgassar fører til at varmestråling som før vart sendt høgt opp i atmosfæren no vert fanga i den nedre delen av atmosfæren og temperaturen ved bakkenivå aukar. Dette er den velkjente drivhuseffekten. Den øvre atmosfæren vil difor få mindre varmestråling, noko som fører til at temperaturen i den øvre delen av atmosfæren går ned. Endra temperatur fører til endra trykk og vindar.

Ein av hypotesane vi ved Birkelandsenteret for romforsking har arbeida med, er at klimaendring vil føra til raskare transport av gassar i den øvre polare vinteratmosfæren. Dette har vi undersøkt nærare ved å bruke ein klimamodell som strekker seg høgt opp i atmosfæren, heilt til dei områda der nordlyset oppstår. Modellen har vorte brukt til å estimera kva som vil skje dersom til dømes utslepp av CO2 held fram med å auka.

Arbeidet vårt, som nyleg vart publisert i Geophysical Research letter, viser at alle framtidsutsikter som inneber auka absorpsjon av varmestråling, fører til raskare transport av dei nordlys-produserte NOx-gassane frå 100 km ned til 50 km. Dette inneber at nordlysaktiviteten i framtida vil ha større innverknad på gassar som kan redusera ozon, og såleis ha større innverknad på vintervêret vårt. Kanskje kan nordlyset i framtida vera eit varsel om ein mild vinter?

Ei djupare forståing av denne koplinga er såleis særs viktig for å forstå den naturlege variasjonen som utgjer bakteppet til dei menneskeskapte klimaendringane.