Es - teoria ja keliennustukset

[OH5MD]

Jukka Kotovirran mainion artikkelin (Radiomaailma 2/2020) "innoittamana" ajattelin aloittaa uuden keskustelun aihealueesta.  Itse seurailen paljon myös 50 MHz amat. alueen kelejä ja siellähän kesän Es-kelit ovat jo alkaneet. Nykyiset uudet digilähetelajit tunnistavat signaaleja jopa -30 dB alle kohinatason ja tälläin pienempikin Es-pilven heijastuma riittää yhteyden pitoon. Signaalin tunnistamisen herkkyys on siis jopa 50 dB suurempi kuin tavallisen FM-yleisradioaseman vastaanottoon vaadittavalla signaalilla! Myöhemmin kesällä sitten "pilvet" vahvistuvat ja kelit paranevat.

Tuo suihkuvirtaus voi olla eräs asiaan vaikuttava tekijä - valitettavasti 100 km:n korkeuden ilmavirtauksia ei juurikaan täysin tunneta. Ylemmässä ilmakehässä on tehty muitakin uusia löytöjä, esim. "ELF", "red sprites", "blue jets", "ELVES" ja "STEVE".  Paljon siis on vieläkin tutkittavaa ja selitettävää ...

Oma käsitykseni on, että Es-kelinen muodostumiseen voi vaikuttaa useampi seikka ja nämä voivat ehkä myös vaihdella. Edellisen vuoksi on vaikeaa löytää yhtä seikkaa, joka antaisi sopivan ennustemateriaalin käyttöömme. Ongelma on myös se, että jotkut tapahtumat näyttävät olevan sopivasti "kohdalla", mutta todellista korrelaatiota ei kuitenkaan voida näyttää toteen. Ehkä ensimmäinen asia, johon pitäisi kiinnittää huomiota on se, että Es-kelejä esiintyy pääosin vain kesäaikaan. Mikä siis erottaa "kesän" ja "talven" olosuhteet 50-100 km:n korkeudella Euroopan yläilmakehässä?

Talvi on etenkin Etelä-Suomessa ollut poikkeuksellinen - saa nähdä, vaikuttaako tämä jollain tavalla Es-kelien alun aikaistumiseen ... Mutta ensimmäistä ES-avausta odotellessa ... 73 de SDXL1398/OH5MD, Ilkka Martikainen

[OH5MD]

Yleensähän Es-keli nousee ensin 50 MHz alueelle, sitten OIRT-alueelle - sitten vasta (jos nousee) YLE FM-alueelle. Poikkeuksiakin toki on. 50 MHz alueella kelin huomaa helposti kohonneesta S-mittarin pohjakohinasta, mittari nousee jopa S3-5 lukemiin. Keski-Euroopan liikennettä on yleensä FT8-modella taajuudella 50,313 MHz ja WSPR-taajuudella 50,293 MHz. Majakoita taajuusalueella löytyy alueen alkupäästä sekä taajuusväliltä 50,3 ... 50,5 MHz.

Es-kelien aiheuttaja todennäköisesti liittyy enemmänkin ilmatieteeseen (wind shear) kuin normaalin ionosfäärin radioaaltojen tavanomaisiin ilmiöihin. Siis auringonpilkuilla ja muulla auringon aktiivisuudella yms. ei tässä ole niin suurta merkitystä. Voimakkaat ukkosrintamat salamoineen voivat ehkä joskus tiivistää yläilmakehän "pilviä" - näin joissakin tutkimuksissa on asiaa esitetty ja näillä on todennäköisesti joskus jokin osa Es:n muodostumisessa, ei kuitenkaan aina.

DX Maps on hyvä apuväline, samoin FM List, myös sivut http://aprs.mennolink.org/ . Paljon tietoa on myös sivuilla http://www.vhfdx.de/sporadic_e.html. 

Aivan viime vuosina Es-etenemisestä on tehty paljon tieteellistä tutkimusta. Tämä lienee uusimpia: Global morphology of ionospheric sporadic E layer from the FormoSat-3/COSMIC GPS radio occultation experiment (Lung-Chih Tsai, Shin-Yi Su, Chao-Han Liu, Harald Schuh, Jens Wickert & Mohamad Mahdi Alizadeh), tutkimuksen esittely mm. sivuilla https://link.springer.com/article/10.1007/s10291-018-0782-2 .

Kannattaa siis kirjata kelien olosuhteita ylös ... ja yrittää etsiä niistä korrelaatiota kelien esiintymiseen. Ehkä niitä löytyy, ehkä ei ... joka tapauksessa tällä saa kesän kulumaan melko rattoisasti!

73 de SDXL1398/OH5MD, ilkka M.

[JJH]

Mielenkiintoista pohdintaa. Itse olen vuosia seuraillut Solar Flux lukemia. En tiedä onko sillä mitään merkitystä / vaikutusta, mutta mielenkiintoinen ilmiö on se, että kovina kelipäivinä flux lukema on käynyt muihin päiviin verrattuna korkealla tai vaihtoehtoisesti päivää paria ennen tai jälkeen. Näin ei kuitenkaan aina, mutta melkoisen usein. Onko sitten sattumaa, en tiedä, mutta pitkään seuranneena tuohon olen kiinnittänyt huomiota.

[OH5MD]

Yleensähän Es-keli nousee ensin 50 MHz alueelle, sitten OIRT-alueelle - sitten vasta (jos nousee) YLE FM-alueelle. Poikkeuksiakin toki on. 50 MHz alueella kelin huomaa helposti kohonneesta S-mittarin pohjakohinasta, mittari nousee jopa S3-5 lukemiin. Keski-Euroopan liikennettä on yleensä FT8-modella taajuudella 50,313 MHz ja WSPR-taajuudella 50,293 MHz. Majakoita taajuusalueella löytyy alueen alkupäästä sekä taajuusväliltä 50,3 ... 50,5 MHz.

Es-kelien aiheuttaja todennäköisesti liittyy enemmänkin ilmatieteeseen (wind shear) kuin normaalin ionosfäärin radioaaltojen tavanomaisiin ilmiöihin. Siis auringonpilkuilla ja muulla auringon aktiivisuudella yms. ei tässä ole niin suurta merkitystä. Voimakkaat ukkosrintamat salamoineen voivat ehkä joskus tiivistää yläilmakehän "pilviä" - näin joissakin tutkimuksissa on asiaa esitetty ja näillä on todennäköisesti joskus jokin osa Es:n muodostumisessa, ei kuitenkaan aina.

DX Maps on hyvä apuväline, samoin FM List, myös sivut http://aprs.mennolink.org/ . Paljon tietoa on myös sivuilla http://www.vhfdx.de/sporadic_e.html. 

Aivan viime vuosina Es-etenemisestä on tehty paljon tieteellistä tutkimusta. Tämä lienee uusimpia: Global morphology of ionospheric sporadic E layer from the FormoSat-3/COSMIC GPS radio occultation experiment (Lung-Chih Tsai, Shin-Yi Su, Chao-Han Liu, Harald Schuh, Jens Wickert & Mohamad Mahdi Alizadeh), tutkimuksen esittely mm. sivuilla https://link.springer.com/article/10.1007/s10291-018-0782-2 .

Kannattaa siis kirjata kelien olosuhteita ylös ... ja yrittää etsiä niistä korrelaatiota kelien esiintymiseen. Ehkä niitä löytyy, ehkä ei ... joka tapauksessa tällä saa kesän kulumaan melko rattoisasti!

73 de SDXL1398/OH5MD, ilkka M.

[OH5MD]

Tänään oli (ja on) kevään ensimmäinen hyvä Es-avaus 28 MHz ja 50 MHz alueilla Keski-Euroopassa. FT8-modella kuului paljon asemia Keski-Euroopasta tänne Suomeenkin kummallakin alueella. MUF on Englannin kanaalin ja Ranskan rannikon kohdalla DX Mapsin mukaan max. 81 ja 87 MHz. Jet streamin vahva reuna on myös ko. alueen kohdalla - siis korreloituu Es-keliin kyllä. Mutta yksi havainto ei toki asian vahvistamiseen riitä ...
Mutta asiaa tutkitaan ... 73 de SDXL1398/OH5MD, Ilkka M.

[TTA OH1LEU]

Suihkuvirtaus on troposfäärin ilmiö. Troposfääri eli alailmakehä sijaitsee yleensä alle 15km korkeudella, kun taas Es-heijastuminen tapahtuu noin 100km:n korkeudessa, joten tuskin suihkuvirtauksilla on mitään tekemistä Es-kelin kanssa.
Vuonna 1997 QST-lehdessä on ollur Dr. David Whitehead kirjoittama kaksiosaisen juttu "Sporadic E-A Mystery Solved?":
https://tinyurl.com/y8j2ska9
Mielestäni tuossa jutussa on esitetty aika hyvä teoria.
73 de Tuomo OH1LEU/TTA

[OH5MD]

Itse asiassa tämä Es on erittäin tutkittu aihe ... perustan ns. Wind Shear (tuulivääntö) -teorialle loivat tutkijat Whitehead ja Axford jo 1960-luvulla. Vaikemmin tulkittavissa lienee tuo Es-etenemisen pikkutarkka heijastumisen selektiivisyys, siis miten kerros voi heijastaa signaalin esim. niin pieneltä alueelta valikoivasti (?).  Es-kelien ilmestyminen noudattaa toki määrättyjä tilastollisiakin muotoja (vuodenaika, vuorokauden aika, kelialueen siirtyminen, kelialeet yms.), mutta heijastusalueen muodostuminen johtuu niin monesta tekijästä, että tarkkaa ennustetta lienee lähes mahdotonta muodostaa.

Toki tässä lienee vielä paljon tutkittavaa - esim. monet muutkin yläilmakehän ilmiöt ovat tutkijoille melko uusia (mm. red Sprites, blue Jets, Elves, Sprite halos). Keski-Euroopan ukkosrintamien vaikutusta Es-etenemisen muodostumiseen on myös tutkittu ja jotain vaikutusta sillä on havaittu tähän olevan.

Kovin paljon ns. kansantajuisia artikkeleita tästä ei löydy, tässä yksi: http://www.wia.org.au/members/armag/2012/april/documents/HarrisonEsPt1.pdf

Parhaiten Es kelit havaitaan FM Listin tai DX Mapsin sivuilta. Toki bandien päivystys ja esim. Essi crew myös auttavat asiaa.

Muutamia hyviä tutkimuksia aiheesta:
The formation of sporadic E layers by a vortical perturbationexcited in a horizontal wind shear flow
https://core.ac.uk/reader/206028320
A Tutorial Review on Sporadic E Layers
https://www.researchgate.net/publication/227207773_A_Tutorial_Review_on_Sporadic_E_Layers

73 de SDXL1398/OH5MD, Ilkka M.