Les chercheurs ont découvert que la densité électronique dans l'ionosphère nocturne (la partie de notre atmosphère où se produisent les aurores) était considérablement réduite par les effets du réchauffement stratosphérique soudain pendant plusieurs jours :un trou important s'est formé qui s'étendait sur les hémisphères des latitudes 55 degrés S à 45 degrés. N. Crédit :NASA/JPL
La prévision de la météo spatiale est encore plus difficile que la météorologie ordinaire. L'ionosphère - la couche supérieure de l'atmosphère contenant des particules chargées par le rayonnement solaire - affecte de nombreux systèmes vitaux de navigation et de communication d'aujourd'hui, y compris les applications de cartographie GPS et les outils de navigation aérienne. Être capable de prédire l'activité des électrons chargés dans l'ionosphère est important pour assurer l'intégrité des technologies satellitaires.
La recherche géospatiale a établi depuis longtemps que certains changements dans l'atmosphère sont causés par le rayonnement solaire, grâce à des mécanismes dont le vent solaire, orages géomagnétiques, et les éruptions solaires. Les effets de couplage - ou les changements dans une couche atmosphérique qui affectent d'autres couches - sont plus controversés. Les débats portent sur l'étendue des connexions entre les couches, ainsi que dans quelle mesure ces effets de couplage s'étendent, et les détails des processus impliqués dans ces effets.
L'un des événements atmosphériques à grande échelle les plus intéressants sur le plan scientifique est appelé réchauffement stratosphérique soudain (SSW), dans laquelle d'énormes vagues dans la troposphère - la couche la plus basse de l'atmosphère dans laquelle nous vivons - se propagent vers le haut dans la stratosphère. Ces ondes planétaires sont générées par l'air se déplaçant sur des structures géologiques telles que de grandes chaînes de montagnes; une fois dans la stratosphère, ils interagissent avec les courants-jets polaires. Lors d'un SSW majeur, les températures dans la stratosphère augmentent considérablement en quelques jours.
Les changements induits par le SSW dans l'ionosphère étaient autrefois considérés comme des événements diurnes. Une étude récente dirigée par Larisa Goncharenko du MIT Haystack Observatory, disponible en ligne et dans le prochain numéro du Journal of Geophysical Research :physique de l'espace , a examiné un SSW majeur de janvier 2013 et son effet sur l'ionosphère nocturne. Des décennies de données de l'installation géospatiale du MIT Millstone Hill à Westford, Massachusetts; Observatoire d'Arecibo à Porto Rico; et le système mondial de navigation par satellite (GNSS) a été utilisé pour mesurer divers paramètres dans l'ionosphère et pour séparer l'effet du SSW des autres, effets connus.
L'installation de radar à dispersion incohérente de Millstone Hill à l'observatoire MIT Haystack à Westford, Le Massachusetts a été utilisé dans l'étude récente. Crédit :Observatoire MIT Haystack
L'étude a révélé que la densité électronique dans l'ionosphère nocturne était considérablement réduite par les effets du SSW pendant plusieurs jours :un trou important s'est formé qui s'étendait sur les hémisphères des latitudes 55 degrés S à 45 degrés N. Ils ont également mesuré un fort mouvement de plasma vers le bas. et une diminution de la température des ions après le SSW.
"Goncharenko et al. montrent clairement que le forçage atmosphérique inférieur associé au grand événement météorologique appelé SSW peut également influencer l'ionosphère des basses et moyennes latitudes, " dit Jorge L. Chau, chef du département de télédétection radar à l'Institut Leibniz de physique atmosphérique. "D'une certaine manière, la connexion était attendue, étant donné la forte connectivité entre les régions ; cependant, en raison d'autres facteurs concurrents, manque de données appropriées, et - plus important - le manque de persévérance pour rechercher de telles connexions nocturnes, les études précédentes n'ont pas montré de telles connexions, du moins pas aussi clairement. Les nouvelles découvertes ouvrent de nouveaux défis ainsi que des opportunités pour améliorer la compréhension du forçage atmosphérique inférieur dans l'ionosphère."
Ces résultats significatifs de Goncharenko et de ses collègues sont également présentés comme un point culminant de la recherche AGU dans EOS.
Comprendre comment des événements lointains et dans d'autres couches de l'atmosphère affectent l'ionosphère est un élément important des prévisions météorologiques spatiales; des travaux supplémentaires sont nécessaires pour cerner les mécanismes précis par lesquels les SSW affectent l'ionosphère nocturne et d'autres effets de couplage.
"Les grands épuisements de l'ionosphère nocturne montrés dans cette étude sont potentiellement importants pour la météorologie spatiale proche de la Terre, car ils peuvent avoir un impact sur la façon dont la haute atmosphère réagit aux tempêtes géomagnétiques et influencer l'apparition d'irrégularités dans l'ionosphère, " dit Nick Pedatella, scientifique à l'Observatoire de haute altitude du Centre national de recherche atmosphérique. "Les épuisements observés dans l'ionosphère nocturne fournissent un autre point de référence pour tester la fidélité des simulations de modèles de l'impact des SSW sur l'ionosphère."
Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire qui couvre l'actualité de la recherche du MIT, innovation et enseignement.
