PhD Opportunity: Energetic Particle Precipitation on the Middle Atmosphere

Photo: Timo Rantala, SGO.

PhD Student Opportunity: “Effects of Energetic Particle Precipitation on the Middle Atmosphere”

The University of Oulu in Northern Finland, with approximately 16,000 students and 3,000 employees, is an international, multidisciplinary research university with a rich pool of creative and intellectual talent. The strengths of the University include broad, multidisciplinary research interests, a modern research and study environment, and wide cooperation with international research and educational institutes.

The Sodankylä Geophysical Observatory (SGO) is a separate institute of the University of Oulu. Established in 1914, SGO carries out continuous, long-term geophysical measurements of Earth’s high-latitude environment. This activity is a National Task and includes measurements of Earth’s geomagnetic field, ionosphere, northern lights, cosmic radiation and seismic activity. SGO employs about 30 staff, two thirds of which have an academic degree. SGO scientists routinely collaborate with more than 100 institutes world-wide.

The PhD position is part of the project "Mesospheric Monitoring of Ozone above the Polar Vortex" (MeMO), which is a spearhead project funded by the university’s Kvantum Institute within the thematic focus area "Earth and near-space system and environmental change."

There is growing evidence that the energetic particle precipitation (EPP) originating from the Sun can significantly modulate the middle-atmospheric dynamics, and possibly alter the global atmospheric circulation via ionic production of minor species (such as odd hydrogen and odd nitrogen), thus causing subsequent ozone loss in the stratosphere.

The PhD project investigates both the EPP and the photoionisation taking place in the mesosphere-lower thermosphere (MLT) altitudes (mainly 60-100 km). For the EPP, the altitude of the maximum ionisation is a direct measure of precipitation energy. This energy-height dependence makes it possible to invert the EPP flux density spectrum from any height-dependent electron density measurement.

The project deploys a comprehensive set of ground-based (and rocket) electron density data obtained by various radio methods incl. incoherent scatter radars (EISCAT, www.eiscat.se) and KAIRA (www.sgo.fi/KAIRA) as well as the detailed ion-neutral chemistry model (SIC).

The successful candidate will have a M.Sc. degree in physics, space physics, atmospheric physics or geophysics. Experience in data analysis using a high-level programming language (e.g. Python, Matlab) is highly beneficial. Excellent command of both spoken and written English is essential.

The PhD position is for 4 years from 1st May 2018 (unless agreed otherwise).  The salary will be based on the levels 2-4 of the demand level chart for university-level teaching and research staff of Finnish universities. In addition, a salary component based on personal work performance will be paid (maximum of 46.3 % of the job-specific component). The salary is thus in practice roughly 2300€ – 3000€ per month, depending on the appointee’s qualifications and experience.

Please, find the original job announcement here and fill in the application form at the end of it "Apply for the job". Deadline: 16th March 2018.

Contact: Dr Thomas Ulich, e-mail: thomas.ulich(at)sgo.fi, tel.: +358405490403.

25.2.1918 - Observatorion toiminta keskeytyy 4 kuukaudeksi

Sata vuotta sitten Suomi oli ajautunut sisällissotaan. Helmikuun 25. päivänä vaikutukset ulottuivat konkreettisesti observatorion aikasarjoihin, sillä tänään tulee kuluneeksi tasan sata vuotta siitä, kun observatorion johtaja Heikki Lindfors pysäytti observatorion toiminnan ja matkasi Tampereelle taisteluihin, joissa hän pian kaatui. Havainnot olivat keskeytyksissä aina kesäkuun  1918 alkuun saakka, jolloin havainnot saatiin taas uudelleen käyntiin Jaakko Keräsen toimesta.

Tämä vähemmän tunnettu neljän kuukauden katkos on toinen merkittävä havaintokatkos Sodankylän tänään jo 105. havaintovuoden aikana. Tunnetumpi on Lapin sodan (syyskuu 1944 - joulukuu 1945) aiheuttama katkos, jolloin observatorio tuhoutui ja uudelleenrakennettiin nykyiselle paikalleen.

Sodankylän geomagneettisen observatorion vaihteluhuone
ajalta ennen Lapin sotaa. Kuva: SGO:n arkisto. 

Alla on observatorion toimintakertomus vuodelta 1918. Seuraavassa blogissa on lisää observatorion varhaisista vuosista Heikki Nevanlinnan kirjoittamana.

Kertomus Suomalaisen Tiedeakatemian Magneettisen Observatorion toiminnasta vuonna 1918

Kohtalokas vuosi 1918 muodostui kohtalokkaaksi myöskin Sodankylän Magneettisen Observatorion toiminnalle. Se muodostui kohtalokkaaksi ennen kaikkea sen kautta, että observatorion v. t. johtaja, fil. kand. Heikki Lindfors, joka vielä vuoden alussa ohjasi toimintaa, tunsi velvollisuutensa isänmaata kohtaan vaativan hänetkin rientämään niiden eturintamaan, jotka ase kädessä ja kaikkensa alttiiksi pannen olivat ryhtyneet luomaan vierasta ja vieraisiin yhtyneitten petturien hirmuvaltaa pois hartioiltaan. Maisteri Lindforsin lähtö keskeytti observatorion tieteellisen toiminnan n. kolmeksi kuukaudeksi ja hänen kaatumisensa Tampereen edustalla maaliskuun 28. päivänä pakotti, monivuotisen ja ansiokkaan varsinaisen johtajan, fil. maisteri J. Keräsen siirryttyä toiselle toiminta-alalle, uskomaan observatorion johdon allekirjoittaneelle, kokonaan uudelle miehelle Suomessa suoritetun magneettisen tutkimustyön alalla. Maisteri Lindforsin aikainen kuolema merkinnee muuten menetystä ei ainoastaan Sodankylän Magneettiselle Observatoriolle, jonka johdossa hän maisteri Keräsen jälkeen epäilemättä olisi toiminut mitä suurimmalla menestyksellä, vaan samalla myöskin koko Suomen tieteelle. Sillä hänellä oli harvinaiseen kyvykkäisyyteen yhtyneenä myöskin harvinainen rakkaus tutkimusta kohtaan, sekä melkein verraton omantunnon tarkkuus tehtävien suorittamisessa. Mutta, kun isänmaa kutsui poikiaan, näyttivät maisteri Lindforsista kaikki muut tehtävät ja kaikkinainen muu kutsumus toistaiseksi mitättömältä. ”Observatorion toiminta lopetetaan johtajan sotaan lähdön vuoksi, ja aloitetaan jälleen, kun voitto on saatu”, on hän lähtöpäivänsä aamuna kirjoittanut ”Vaihteluhuoneen” päiväkirjaan. Kunnioitettuna säilyköön sellaisen miehen muisto!

Observatorion toiminta, joka keskeytyi helmikuun 25 p:nä, pantiin uudestaan käyntiin kesäkuun 1. päivänä. Sen suoritti maisteri Keränen, joka heti liikenteen auettua oli rientänyt Helsingistä Sodankylään. Sitäpaitsi toimi maisteri Keränen vielä koko kesäkuun ajan monella tavalla observatorion hyväksi, sen 19. päivästä lähtien m.m. tutustuttamalla allekirjoittanutta laitoksen käytännölliseen toimintaan pienimpiä yksityiskohtia myöten. Ikävä vain, että hänen täytyi poistua jo heinäkuun 1. päivänä, joten traditsionien varman säilymisen kannalta katsoen niin hedelmällinen yhteistoiminta liian pian keskeytyi. Sen jälkeenkin maisteri Keränen kuitenkin on suurella myötätunnolla seurannut hänelle viisivuotisen toimintakauden aikana läheiseksi käyneen ”Tähtelän” vaiheita, ja ollut kaiken aikaa hyvin altis avustamaan sekä neuvoilla että toimenpiteillä, josta ”Tähtelän” nykyiset työntekijät ovat hänelle suuressa kiitollisuuden velassa.

Observatorion johtajan muutos on tuonut mukanaan myöskin apulaisen muutoksen; apulaiseksi maisteri, rouva Siiri Keräsen sijaan on tullut maisteri, rouva Hanna Levanto. Kaiken lisäksi on menneen vuoden kuluessa tapahtunut myöskin vahtimestarin muutos; eron pyytäneen vahtimestari K. Gummeruksen sijaan on tullut T. Sedergren Pielavedeltä syyskuun 1. päivänä. Observatorion toiminta on siis joutunut kokonaan uuden henkilökunnan haltuun.

Observatorion tieteellistä työtä on kesäkuun 1. päivästä lähtien jatkettu entiseen tapaan. Koska maisteri Keränen on ottanut pitääkseen huolta kaikkien aikaisempien vuosien havaintoaineksen muokkaamisesta, niin allekirjoittaneen johdolla on alettu muokata suorastaan menneen vuoden ainehistoa. Siinä ei kuitenkaan ole päästy tähän mennessä vielä edes puoleen, sillä allekirjoittaneen on sen ohella täytynyt käyttää verrattain paljon aikaa itse työhön perehtymiseen sekä kaikenlaatuisiin käytännöllisiin kysymyksiin.

Perusasemana Meteorologisen Keskuslaitoksen Suomessa toimittamaa magneettista mittausta varten on Sodankylän Magneettiseen Observatorioon menneen vuoden aikana turvautunut ainoastaan maisteri Keränen, suorittamalla täällä viime kesäkuussa magneettisen matkakoneitten vartaushavaintoja.

Magneettisen Observatorion yhteydessä toimivaa meteorologista havaintoasemaa on hoitanut syystkuun 1. päivään asti rouva S. Gummerus ja siitä lähtien vahtimestari T. Sedergren.

Observatorion kirjasto on vuoden kuluessa pysynyt miltei ennallaan muutamaa sanakirja- ja logaritmitauluhankintaa lukuunottamatta. – Kirjasto, joka vielä toistaiseksi on hyvin pieni, kaipaa muuten Suomalaisen Tiedeakatemian julkaisuja.

Observatorion ylläpito viime vuoden aikana on tullut kalliimmaksi kuin minään edellisenä vuotena, koska kaikki tarvikkeet ja työpalkat etenkin täällä pohjoisessa ovat entisestään suunnattomasti kohonneet. Niinpä on, mainitakseni vain pari esimerkkiä, heinistä maksettu viime kevättalvella markka, jopa ylikin kilolta; ja rahtipalkka Rovaniemeltä tänne on suurimman osan vuotta ollut niinikään markka kilolta. Viime vuoden menojen kokonaissumma on 14,479 mk, 76 p. (edellisen vuoden 11,087 mk, 46 p.).

Monenlaisia muutoksia ovat siis vuoden 1918 myrskyt saaneet aikaan tämän syrjässä olevan pienen observatorionkin elämässä. Kunpa alkanut vuosi voisi jälleen ruveta osottamaan hiljaista kehitystä, eduksi ennen kaikkea tieteelliselle työlle!

Sodankylän Magneettisessa Observatoriossa tammikuun 16 p:nä 1919.

E. R. LEVANTO

Lisäys


Edelliseen kertomukseen liitettäköön joku sana observatoruion hoidosta sota-aikana.

Aluksi ansaitsee mainita, että observatorion vahtimestari, herra K. Gummerus lähti jo helmik. 15 p:nä sotatoimiin. Ennen sotaanlähtöään sijoitti Lindfors-vainaja observatorion tärkeimmät koneet ja arvokkaan magneettisen ja meteorologisen registeröintiaineiston vaihteluhuoneeseen, jota hän oli kieltänyt lämmittämästä mahdollisen tulipalovaaran takia koko sinä aikana, jolloin laitoksella ei ollut tieteellisiä työntekijöitä. Laitoksen vartijaksi hän palkkasi entisen postinkuljettajan Matti Kiviojan. Meteorologisia määräaikahavaintoja suoritti sota-aikana, tosin pari kertaa lyhyemmän aikaa keskeytyneenä, rouva S. Gummerus.

Observatorion vartioinnista johtuvat kustannukset maksoi etukäteen hyväntahtoisesti Kemi-yhtiön paikallinen johtaja, herra E. Mellenius, joka myös monella muulla tavalla on osoittanut huomattavaa avuliaisuutta ja harrastusta observatoriota kohtaan.

J. KERÄNEN Suomalaisen Tiedeakatemian vuosikokouksessa 12 p. huhtikuuta 1919 

Heikki Nevanlinna: Sodankylän geofysiikan observatorion varhaista historiaa

100 vuotta sitten

Tammikuussa 1918 Suomessa alkoi verinen sisällissota. Vastakkain olivat punaiset ja valkoiset. Kansakunta oli jakaantunut syvästi kahtia. Maassa oli vakava elintarvikepula ja talouskriisi, rahan arvo romahti. Vaikka Sodankylä oli kaukana rintamista, sota vaikutti voimallisesti sinnekin.

Observatorio aloitti vuonna 1918 viidennen toimivuotensa. Sen ensimmäinen johtaja Jaakko Keränen (1883-1979) oli aloittanut työnsä kesällä 1913. Silloin observatorion taloudellinen tila oli hyvä, mutta vuonna 1914 alkaneen maailmansodan edetessä se huononi dramaattisesti. Kesällä 1917 Jaakko ja hänen vaimonsa Siiri (1889-1968), joka oli samalla observatorion assistentti, päättivät jättää observatorion vaikeiden elinolosuhteiden vuoksi. Sodankylässä olivat syntyneet Kerästen lapset Liisa (1915-2004) ja Olli (1917-1939). Keräsen perhe muutti Helsinkiin, koska observatorion palkat olivat inflaation myötä huvenneet riittämättömäksi nelihenkisen perheen elatukseen. Jaakon tekeillä oleva väitöskirja vaati myös viimeistelyä Helsingin yliopistossa.

Lapissa vallitsi monin paikoin vaikea elintarvikepula, jopa suoranainen nälänhätä. Keränen kirjoittikin Helsinkiin esimiehelleen Ilmatieteen laitoksen johtajalle Gustaf Melanderille: "Täällä syödään yleisesti pettua ja elintarvikepula on kova". Jaakko Keränen lähetti säännöllisesti poronlihaa, voita ja muita elintarvikkeita rahtikuljetuksena Helsinkiin Gustaf Melanderille ja hänen perheelleen, pula oli suuri sielläkin.

Elokuussa 1917 observatorioon palkattiin Helsingistä virkaa tekeväksi johtajaksi 23-vuotias filosofian maisteri Heikki Lindfors (1894-1918). Hän otti observatorion tehtävät nopeasti vastaan ja osoittautui taitavaksi työntekijäksi. Kun Suomen sisällissota puhkesi tammikuussa 1918, Lindfors tunsi velvollisuudekseen lähteä sotaan mukaan valkoisten puolelle kotikaupunkinsa Tampereen rintamalle. Siksi hän keskeytti kaikki havainnot observatoriossa ja kirjoitti havaintopäiväkirjaan tiedoksi "Toiminta lopetetaan johtajan sotaanlähdön vuoksi ja aloitetaan jälleen, kun voitto on saatu". Lindforsin mukana rintamalle lähti myös observatorion vahtimestari Henrik Gummerus (1874-1937). Lindfors sai surmansa Tampereen valloitustaisteluissa  maaliskuussa 1918.

Vaikea aika

Heti sisällissodan päätyttyä toukokuussa 1918 Jaakko Keränen matkusti Helsingistä Sodankylään ja sai Lindforsin keskeyttämät havainnot ja magneettiset rekisteröinnit jälleen toimintaan. Havaintoihin jäi kuitenkin noin neljän kuukauden katkos. Työnsä jälkeen Keränen jätti lopullisesti Sodankylän observatorion ja siirtyi Helsinkiin vastaperustetun Geodeettisen laitoksen palvelukseen.

Uudeksi johtajaksi palkattiin Elias Levanto (1890-1969) ja assistentiksi tämän vaimo Hanna (1892-1979). Elias Levanto oli myös osallistunut sisällissodan taisteluihin valkoisten riveissä. Samalla puolella rintamaa taisteli myös observatorion tuleva johtaja Eyvind Sucksdorff (1899-1955).

Taloudellinen ahdinko jatkui Sodankylässä myös Elias Levannon johtajakaudella. Perheeseen syntyi kaksi lasta ja elanto oli niukkaa. Elias Levanto perheineen muutti vuonna 1921 etelään, Turkuun, jossa hän sai varmemman toimen koulualalta.

Sisällissodan taisteluihin osallistui myös observatorion ensimmäinen vahtimestari Adiel Ahonen (1883-1938) punaisten puolella. Hän pakeni sodan jälkeen Venäjälle, mutta surmattiin siellä Stalinin poliittisten vainojen aikana vuonna 1938. Otto Moberg (1869-1951), joka oli myös työskennellyt observatorion vahtimestarina, toimi sisällissodan aikana Sodankylän valkokaartin esikunnassa.

Olot kohenevat

Observatorion vaiheista on julkaistu Heikki Nevanlinnan
toimittama historiikki, joka on tilattavissa SGO:lta.

Sodankylän observatorion pahimman taloudellisen ahdingon aikana 1916-1918 lähellä oli Suomalaisen Tiedeakatemian päätös lakkauttaa observatorio ja ylläpitää siellä magneettisia rekisteröintejä vain kesäisin, kun Lapissa tehtiin magneettisia kartoitustöitä Jaakko Keräsen johdolla. Näin ei onneksi käynyt ja observatorion taloudellinen tila koheni vähitellen 1920-luvun lopulla. Observatorion johdossa toimi 1921-1927 Heikki Hyyryläinen (1893-1963), jonka aikana observatorion meteorologisia havaintoja laajennettiin merkittävästi. Vuonna 1927 observatorion saatiin johtajaksi tarmokas ja aikaansaapa Eyvind Sucksdorff, joka oli virassaan aina vuoteen 1945 saakka.

Polaarivuosi 1932-1933

Observatorio koki uuden nousukauden kansainvälisen polaarivuoden 1932-1933 aikana, kun havaintokohteiden määrä nousi pysyvästi toiselle kymmenelle. Kansainvälinen yhteistyö pääsi myös vauhtiin ja Sodankylän observatorion arvostus alan tiedeyhteisössä oli korkealla.  Observatorion tieteellisiä havaintoaineistoja ja vuosikirjoja toimitettiin yli 50:lle alan kansainväliselle organisaatiolle. Eyvind Sucksdorff julkaisi omia merkittäviä ja uraauurtavia tutkimuksiaan magneettisten pulsaatioiden alalla.

Polaarivuoden jälkeen laitoksen nimi muutettiinkin vastaamaan paremmin toimintojen kasvanutta laajuutta muotoon Sodankylän geofysiikan observatorio.

Heikki Nevanlinna

Aiheesta lisää:

Heikki Nevanlinna: Jaakko Keränen - Suomen sääprofessori. Oulun yliopisto ja Ilmatieteen laitos, 2014 (https://helda.helsinki.fi/handle/10138/144225).

Heikki Nevanlinna (Toim.): Sodankylän geofysiikan observatorio 1913-2013 - sata vuotta havaintoja ja tutkimusta. Oulu yliopisto, 2017. ( Kirjaa voi tilata SGO:lta )