Aamu- tai iltahämärässä esiintyville helmiäispilville ovat tyypillisiä pastellinsävyiset, voimakkaat värit. Värit syntyvät valon diffraktiosta eli taipumisesta pienissä hiukkasissa ja helmiäispilvien jääkiteissä.
Helmiäisiä esiintyy ennen auringonnousua tai auringonlaskun jälkeen stratosfäärissä 15-25 kilometrin korkeudella yleensä tammi-helmikuussa. Kuluvana talvena helmiäispilviä on jo nähty eri puolilla Lappia 10. joulukuuta.
– Tänä talvena stratosfäärissä on paljon vesihöyryä, josta helmiäispilvet muodostuvat, kun lämpötila tippuu noin -85 asteeseen. Kun napa- eli polaaripyörre on vahva, kuten tänä talvena, sen keskus on kylmä, ja paikallisesti tuo vaadittu lämpötila voi alittua, sanoo tutkijatohtori Antti Salminen.
Skandinaviassa ja Suomessa on erityiset mahdollisuudet helmiäispilvien muodostumiselle Skandien vuoriston läheisyyden vuoksi, sillä vuoristojen yli kulkevat ilmavirtaukset saavat aikaan aaltoilua, jonka vaikutus yltää stratosfääriin asti ja paikallisesti kylmentää siellä ilmaa entisestään.
– Jotta helmiäisiä meillä näkyisi, pitää polaaripyörteen kuitenkin liikkua Suomen ylle ja taivaan on oltava selkeä alempana liikkuvista pilvistä. Monen ilmiön on tapahduttava yhtä aikaa, ja siksi helmiäispilvet ovat harvinaisia, sanoo apulaisprofessori Timo Asikainen Oulun yliopistosta.
Stratosfäärin lisääntynyt kosteus on aiheutunut Hunga Tongan merenalaisen tulivuoren purkauksesta alkuvuodesta 2022, jolloin tonneittain vesihöyryä nousi stratosfääriin saakka.
Poikkeuksellisesta tilanteesta ei kuitenkaan ole vielä kovin paljon tutkimuksia.
– On arvioitu, että kosteus aiheuttaa napapyörteen viilenemistä ja mahdollistaa pilvien syntymisen muutoin melko kuivassa stratosfäärissä, Asikainen kertoo.
Helmiäispilvet eivät ole pelkästään kauniita, vaan niiden jääkiteiden pinnalla tapahtuvat kemialliset prosessit myös tuhoavat otsonimolekyylejä, joten helmiäispilvet ja otsoniaukko esiintyvät usein samanaikaisesti.
Tavoitteena pitkäaikaisennusteiden parantaminen
Kun napapyörre on vahva, se yleensä pitää kylmyyden Pohjoisnavalla, jolloin Suomessa on lauha talvi, kuten pitkäaikaisennusteet tälle vuodelle lupaavat. Mutta polaaripyörre voi myös rikkoutua, ja silloin napa-alueen kylmyys pääsee valumaan kovina pakkasina etelämmäs Suomeen. Tämä voi hetkellisesti vaikuttaa lämpötiloihin ja myös sähkön hintoihin.
– Oma mallimme ennusti jo viime kesänä polaaripyörteen rikkoutumisen tänä talvena. Jos niin käy, rikkoa voi seurata lyhytaikainen, mahdollisesti tiukkakin, pakkasjakso muuten lauhan talven keskelle. Edellisenä talvena puoli vuotta aiemmin tehty ennusteemme toteutui, Asikainen kertoo.
– Mallimme mukaan napapyörteen rikkoutumisen todennäköisyys on suurehko tänä talvena, koska samanaikaisesti Auringon uv-säteily on tavanomaista voimakkaampaa ja päiväntasaajan QBO-tuuli on kääntynyt läntiseksi, Antti Salminen listaa.
Tutkijoiden tavoitteena on parantaa pitkäaikaismalleja ja -ennusteita esimerkiksi siitä, millainen talvi eri vuosina on tulossa osana laajempaa avaruusilmaston ja avaruussään tutkimusta.
Avaruusilmasto on suhteellisen uusi avaruusfysiikan ala, joka keskittyy auringon aktiivisuuden pitkäaikaisvaihteluihin sekä vaikutuksiin Maan lähiavaruudessa, ilmakehässä ja ilmastosysteemissä.
Avaruusilmaston ja avaruussään tutkimuksessa hyödynnetään laajoja historiallisia havaintoaineistoja sekä tutka- ja satelliittihavaintoja. Uusissa tutkimuksissa tarkastellaan myös esimerkiksi aurinkoperäisten ilmastovaikutusten ja ilmastonmuutoksen yhteisvaikutuksia polaaripyörteessä.
Vuonna 2023 julkaistussa tutkimuksessa esimerkiksi osoitettiin, että revontulet vaikuttavat merkittävästi Suomen talvilämpötiloihin ja sähkönkulutukseen. Voimakas hiukkassade eli revontulet vastaavat lämpimämpiä talvilämpötiloja ja pienentävät sähkönkulutusta.
