Op een warme dag in augustus 1972, tegen het einde van de oorlog in Vietnam, tientallen zeemijnen voor de kust van Hai Phong in Noord-Vietnam begonnen zonder waarschuwing te exploderen. In maart 1989, een magnetische stroomstoot schakelde circuits uit, stroomuitval in de hele Canadese provincie Quebec. Terwijl in 1859, een gebeurtenis leidde tot telegraaflijnen, vuur aansteken, en noorderlicht zo fel dat Britse sterrenkijkers 's nachts kranten konden lezen. Tegenwoordig, wetenschappers weten dat al deze gebeurtenissen werden veroorzaakt door intens ruimteweer, in staat om grote schade aan te richten aan elektriciteitsnetten en elektromagnetisch gevoelige technologie.

belangrijk, moderne wetenschappers hebben iets dat waarnemers decennia geleden niet hadden:geavanceerde satellietgegevens en modellering die het ruimteweer nauwkeurig kunnen voorspellen.

'Als ruimteweersvoorspellingen onnauwkeurig zijn... kunnen ruimtestormen leiden tot verstoring van de werking van satellieten, onderbrekingen van de communicatie, onjuiste navigatiegegevens van GPS-satellieten, de herroutering van polaire vliegroutes afdwingen, of het opzetten van door de grond geïnduceerde stromen die ernstige gevolgen kunnen hebben voor de werking van elektriciteitsnetten en pijpleidingen, ' zei professor Robertus von Fay-Siebenburgen, die aan het hoofd stond van een project genaamd PROGRESS aan de Universiteit van Sheffield in het VK.

Samen met andere wetenschappers, hij coördineerde het werk om de betrouwbaarheid te verbeteren van systemen die ruimteweergebeurtenissen voorspellen door de zonnewind te meten vanaf afstanden verder van de aarde dan voorheen mogelijk was.

Zonneactiviteit volgt een 11-jarige cyclus van hoge en lage perioden. Die hoge perioden zijn wanneer het het meest waarschijnlijk is dat gebeurtenissen zoals coronale massa-ejecties (CME's) optreden, waar de zon enorme hoeveelheden geladen plasma de ruimte in werpt. Deze geladen deeltjes, wanneer gericht naar de aarde, kan al binnen een halve dag effect hebben. Vaak kan de eerste echte waarschuwing pas een uur eerder komen.

'De gevolgen van ruimteweergevaren kunnen van alles tot gevolg hebben, van een licht operationeel ongemak tot het totale verlies van segmenten van onze moderne technologische infrastructuur, ' zei prof. von Fay-Siebenburgen.

'Een worstcasescenario kan de economie van een land zelfs tot tien jaar terugvallen.'

Verbeterde prognoses

Dat is waar verbeterde voorspellingen binnenkomen.

'Als we de toestand van de zonnewind op L1 (een punt tussen de aarde en de zon waar de zwaartekracht gelijk is) kunnen voorspellen op basis van waarnemingen van de zonneschijf, we kunnen deze prognosehorizon verhogen tot ongeveer één dag (in het ergste geval), ' hij zei.

Eén manier waarop het project dit deed, was door gebruik te maken van meer geavanceerde computermodellering, in plaats van te moeten wachten op waargenomen resultaten.

Machine learning gebruiken om gegevens te doorzoeken, computers kunnen het niveau van geomagnetische activiteit voorspellen door de interactie van de zonnewind met het aardmagnetisch veld, voorspellen hoe deeltjes zich verplaatsen tussen het magnetische veld en de stralingsgordels.

Bijvoorbeeld, welk effect deeltjes veroorzaken kan sterk afhangen van de richting van het magnetische veld van een CME.

'Sommige van deze deeltjes kunnen hun energie verliezen aan de atmosfeer, waardoor de aurora borealis/australis ontstaat. Andere deeltjes kunnen energie winnen, daarmee een bedreiging vormen voor de satellieten die in de buurt van de stralingsgordels cirkelen. Zonnevlammen kunnen intense uitbarstingen van röntgenstraling uitzenden die diep in de ionosfeer kunnen doordringen en radiocommunicatie- en navigatiesystemen ernstig kunnen verstoren, ' zei prof. von Fay-Siebenburgen.

Hij denkt dat we nog een lange weg te gaan hebben om de prognoses te verbeteren, opmerkend dat een op de grond gebaseerd monitoringnetwerk of satellieten die naast of achter de zon ten opzichte van de aarde zijn geplaatst, tot verdere verbeteringen kunnen leiden.

'Deze systemen (op de grond of in de ruimte) zouden een betrouwbare voorspelling van maximaal drie tot vijf dagen mogelijk maken, een doorlooptijd waar de industrie en andere stakeholders al lang naar uitkijken.'

Alternatieve weergaven

Dr. Richard Harrison van het Rutherford Appleton Laboratory in het VK zit op een soortgelijk spoor. Hij en collega's in een project genaamd HELCATS, een satelliet gebruikt om de zon en de aarde vanuit een zijaanzicht te volgen, bekend als STEREO, om gegevens te verzamelen over CME's en hoe ze in snelheid variëren, dichtheid, en richting gedurende een zonnecyclus.

'Het idee was om de STEREO Heliospheric Imaging-gegevens te exploiteren, met waarnemingen van meer dan 1000 CME's vanaf 2007, en de nieuwste en beste analyse- en modelleringstechnieken toepassen om de identificatie te onderzoeken, volgen, en voorspelling van CME-gebeurtenissen in de heliosfeer, ' hij zei.

Door zonnegebeurtenissen die door beeldvorming worden gezien te combineren met modellering, ze waren in staat om de voorspellingen van aankomsttijden op aarde te helpen verbeteren door beter te begrijpen hoe CME's met elkaar omgaan terwijl ze zich vanaf de zon naar buiten voortplanten.

'Het HELCATS-project is een hulpmiddel voor de onderzoeksgemeenschap. De catalogi zullen op grote schaal worden gebruikt en de beoordeling van de modellen heeft een blijvende impact gehad op onze benadering van studies van gebeurtenissen die de aarde beïnvloeden, ' hij zei.

'Het voorspellen van ruimteweer wordt steeds belangrijker en onze moderne technologieën zijn veel gevoeliger voor invloeden van ruimteweer. De dreiging wordt erkend in de mate dat zwaar ruimteweer nu in de nationale risicoregisters van veel landen staat.'