Ny metod skyddar mot extrema solstormar

FOI har utarbetat en metod som bidrar till att skydda samhällskritisk infrastruktur vid extrema solstormar. Metoden kan bli ett kraftfullt verktyg för att förutsäga på vilka platser i Sverige ett solutbrott kan påverka kraftnätet mest.

– Vi bidrar med en viktig pusselbit för att förutsäga hur bland annat elledningar i Sverige påverkas vid extremt rymdväder, säger Lisa Rosenqvist, förste forskare på avdelningen för försvars- och säkerhetssystem i Kista.

En solstorm är ett utbrott på solen där strålning och elektriskt laddade partiklar slungas ut. I sällsynta fall sker extrema solstormar som kan leda till mycket allvarliga konsekvenser för samhällsviktig verksamhet och kritisk infrastruktur.

Myndigheten för samhällsskydd och beredskap, MSB, har gjort en nationell risk- och förmågebedömning. Den visar att ett extremt kraftigt solutbrott kan leda till långvariga och omfattande avbrott i eltillförseln. MSB har därför låtit ett forskarkonsortium bestående av institutet för solfysik vid Stockholms universitet, Institutet för rymdfysik, IRF, och FOI arbeta för att förbättra rymdväderprognoser för Sverige.

Skydd mot framtida solutbrott

– Det svenska elnätet är väl rustat för att klara normalt rymdväder men förbättrade prognoser kan ge förvarning i tid för att skydda systemet mot ett framtida extremt solutbrott, säger Lisa Rosenqvist.

Konsortiets olika medlemmar tog sig an olika forskningsområden i den händelsekedja som startar vid aktiviteterna i solens inre, som solutbrottet, solvinden, hur magnetfältet runt jorden påverkar partiklarnas färd samt vad som händer på jorden.

FOI tog hand om den senare delen. Den rör förståelsen för hur de strömmar som solutbrottet släpper loss i jordskorpan påverkas och sprids, beroende på berggrundens uppbyggnad och de elektriska fält som skapas. Där det elektriska fältet är starkt är det också störst risk för kraftiga strömmar, så kallade geomagnetiskt inducerade strömmar.

I tidigare svenska modeller av hur strömmarna sprids har man enbart tittat på berggrunden ur ett endimensionellt perspektiv. Det vill säga att man har utgått från att jordskorpan har samma ledningsförmåga över hela landet och att den endast varierar med djupet i berggrunden.

– Vi har istället arbetat med en tredimensionell bild. I Sverige finns det stora lokala variationer av hur strömmar leds, alltså både på djupet men även längs landet, säger Lisa Rosenqvist.

Dessa beräkningar visar att i vissa regioner leds strömmarna lättare, till exempel i malmrika bergarter. Där är därför det elektriska fältet svagare där. Exempel på det är i Skellefteåbältet. På andra ställen, som i södra Sverige, är ledningsförmågan i marken sämre, och där är det elektriska fältet därför starkare. I vissa lokala områden, där ledningsförmågan ändras kraftigt, till exempel vid kuster, kan det elektriska fältet också förstärkas.

Gagnar även signaturanpassning

Projektet har bland annat utgått från geologiska kartor med data från speciella mätningar av geologin samt provborrningar.

– Tillsammans med Svenska Kraftnät har vi gjort tester på kraftledningar som visar att våra modeller stämmer väl överens med faktiska mätningar.

Forskningsarbetet gagnar även FOI:s pågående arbete med att kartlägga jordens elektromagnetiska brusbakgrund, alltså strålning från såväl naturligt ursprung – som solsstormar – samt från mänsklig aktivitet. Detta är viktigt när man undersöker signaturer från olika fordon.

– Projektet har gett oss mycket kunskap om variationerna i elektriska och magnetiska fält som är direkt tillämpbara när vi ska mäta detekterbarheten hos ett fordon eller fartyg som i förlängningen stärker vår signaturanpassning, säger Lisa Rosenqvist.

Där det elektriska fältet är starkt är det störst risk för kraftiga inducerade strömmar, om det skulle inträffa en kraftig magnetisk störning över området. Figuren visar det geoelektriska fältet på marken och hur det varierar över landet. Det elektriska fältet är starkare i områden markerat med grönt, gult och rött, till exempel i södra Sverige samt i områden där det är stora lokala variationer i ledningsförmåga, som vid kuster. Källa: FOI.