In november 2025 zorgde een massieve zonne-superstorm voor wijdverspreide atmosferische verstoringen over het gehele continentale gebied van de Verenigde Staten. Onderzoek onder leiding van ruimtefysicus Endawoke Yizengaw onthulde dat dit fenomeen op deze schaal nog nooit eerder is waargenomen.
De kern van het probleem was amplitude-scintillatie: energetische deeltjes in de ionosfeer veroorzaakten dichtheidsschommelingen die radiosignalen vervormden. Dit resulteerde in GPS-positioneringsfouten van meer dan 10 meter, wat kritieke gevolgen kan hebben voor autonome voertuigen en precisielandbouw. De studie, gepubliceerd in Geophysical Research Letters, benadrukt dat dergelijke gebeurtenissen grote economische risico's met zich meebrengen en dat een beter begrip van ruimteweer essentieel is om toekomstige technologische uitval te beperken.
GPS in de VS ontregeld tot wel 10 meter: wetenschappers hebben dit nog nooit eerder gezien
Bijschrift: Noorderlicht gefotografeerd vanuit het International Space Station tijdens de zonne-superstorm van november 2025. (Earth Science and Remote Sensing Unit, NASA Johnson Space Center)
In november 2025 werd de aarde geteisterd door verschillende massieve uitbarstingen van zonnemateriaal die op de magnetosfeer insloegen.
Voor velen was het resultaat bewonderenswaardig. Een groot deel van de wereld keek met ontzag toe hoe een zonne-superstorm de hemel van de aarde verlichtte met schitterende aurora's (noorder- en zuiderlicht) op zeldzame lage breedtegraden.
Het zwaard was echter tweesnijdend. Dezelfde storm richtte ook schade aan aan de technologie waar we hier op de grond op vertrouwen.
Nu hebben wetenschappers, onder leiding van ruimtefysicus Endawoke Yizengaw van The Aerospace Corporation in de VS, ontdekt dat de verstoring vreemder – en wijdverspreider – was dan iedereen besefte.
In een nieuwe analyse van gegevens die tijdens de storm zijn verzameld, stelden de onderzoekers wijdverspreide verstoringen in de atmosfeer vast over het gehele continentale gebied van de VS, van kust tot kust. Dit is een fenomeen dat op deze schaal nog nooit eerder is gezien.
Dat lijkt misschien onbeduidend, maar de effecten hiervan waren ingrijpend: in sommige plaatsen werd het GPS-signaal met meer dan 10 meter (33 voet) verschoven. Volgens de onderzoekers is dat significant genoeg om precisielandbouw en autonome voertuigen te verstoren.
Bijschrift: Samengestelde afbeelding van zes X-klasse vlammen die uitbraken in november 2025, waarvan drie gepaard gingen met de coronale massa-uitstoten die de zonne-superstorm veroorzaakten. (NASA/SDO/Scott Wiessinger)
"De resultaten onderstrepen het belang van een nauwkeurig begrip van diverse ruimteweerfenomenen om onze voorspellingscapaciteiten te verbeteren via gecoördineerde waarnemingen en natuurkundige modellering, en uiteindelijk verstoringen van RF-toepassingen tijdens ruimteweerevenementen te verminderen," schrijven ze in een artikel gepubliceerd in Geophysical Research Letters.
De impact van zonne-uitbarstingen op technologie
De impact van zonne-uitbarstingen op menselijke technologie is al goed bekend:
- Zonnevlammen: Deze laten krachtige bursts van röntgenstraling en ultraviolette straling los, die op de bovenste atmosfeer van de aarde kunnen inslaan en hoogfrequente radiocommunicatie tijdelijk kunnen verstoren.
- Zonnestormen: Dit is een groter probleem. Een coronale massa-uitstoot (CME) spuugt een wolk van hoge-snelheid geladen elektronen en protonen over het zonnestelsel. Wanneer deze de magnetosfeer van de aarde raakt, kan dit elektrische stromen genereren die energienetwerken verstoren, de vorm van onze atmosfeer veranderen en interageren met atmosferische deeltjes om de aurora-gloed te creëren.
Amplitude-scintillatie en de ionosfeer
Het effect dat Yizengaw en zijn collega's onderzochten, wordt op een vergelijkbare manier geproduceerd. Tijdens een geomagnetische storm kunnen energetische deeltjes neerslaan in de ionosfeer, een regio waar GPS-signalen doorheen moeten reizen.
Dit mengen en kolken kan dichtheidsschommelingen in de bovenste atmosfeer veroorzaken. Vergelijk het met een antiek raamvenster, waarbij het glas ongelijkmatig is verdeeld. Licht dat door dat glas reist, kan het beeld dat het draagt vervormen en vergroten, waardoor je een vertekend beeld van de buitenwereld ziet.
Op dezelfde manier kunnen radiosignalen die door de 'bobbelige' ionosfeer reizen, vervormd en gediffracteerd raken, waardoor hun sterkte snel fluctueert tegen de tijd dat ze een ontvanger op de grond bereiken. Dit effect staat bekend als amplitude-scintillatie.
Ionosferische scintillatie is niet ongebruikelijk, vooral richting de polen en rond de evenaar. De middellengraden worden echter over het algemeen beschouwd als relatief rustig en veilig wat betreft dit specifieke risico van het ruimteweer.
De superstorm van november 2025 gooide die verwachting omver. Naarmate de storm intensiveerde, breidde de aurorale ovaal zich uit richting de evenaar, waardoor de atmosferische manipulatie die normaal gesproken met hogere breedtegraden gepaard gaat, meereisde.
Bijschrift: Een NASA-mozaïek van de aurorale ovaal over 24 uur op 12 november 2025. (NASA)
Analyse van de verstoring
Yizengaw en zijn collega's brachten in kaart wat er gebeurde met behulp van waarnemingen van meerdere instrumenten in Noord-Amerika, waaronder aurora-camera's en een netwerk van grondgebonden Global Navigation Satellite System (GNSS) ontvangers.
Ze zagen een enorme band van verhoogde elektronendichtheid die zich van oost naar west over de ionosfeer uitstrekte. Langs de rand hiervan veranderde de elektronendichtheid abrupt, wat perfecte omstandigheden creëerde voor de vorming van kleinschalige onregelmatigheden.
Deze onregelmatigheden waren overal aanwezig:
- Sterke amplitude-scintillatie verscheen over een groot deel van het continentale VS, van ruwweg 80 tot 120 graden westelijke lengte.
- Andere metingen toonden aan dat de verstoring zich zelfs verder uitstrekte, met een strook van verhoogde elektronendichtheid die bijna van de westkust tot de oostkust reikte.
Bijschrift: De superstorm van november 2025 verstoorde de ionosfeer van de aarde over Noord-Amerika. (Yizengaw et al., Geophys. Res. Lett., 2026)
De timing kwam ook overeen. De onderzoekers zagen dat naarmate de aurora helderder werd, de elektronendichtheid en onregelmatigheden toenamen. Tegelijkertijd begonnen satelliet-signalen te scintilleren en verslechterde de GPS-nauwkeurigheid.
Hoewel amplitude-scintillatie eerder is gedetecteerd op middellengraden, was dat alleen in beperkte waarnemingen, meestal op individuele locaties. Volgens de onderzoekers is sterke amplitude-scintillatie over zo'n breed scala aan lengtegraden nog nooit eerder gezien.
Economische risico's en kwetsbaarheid
In sommige regio's overschreden de resulterende horizontale positioneringsfouten de 10 meter. Zelfs een fout van slechts één of twee meter kan ernstige problemen opleveren voor technologieën die afhankelijk zijn van precisiepositionering, waaronder autonome voertuigen en landbouwmachines.
Ter illustratie: wordt geschat dat de zonnestorm van mei 2024 de Amerikaanse landbouwsector 500 miljoen dollar heeft gekost vanwege verstoringen in de precisienavigatie.
De superstorm van november 2025 heeft waarschijnlijk niet in de buurt van dat bedrag gekost, wat het belang van timing benadrukt. De storm van 2024 vond plaats tijdens het landbouwseizoen; die van 2025 niet. Samen wijzen deze twee gebeurtenissen echter op hoe kwetsbaar bepaalde industrieën kunnen zijn voor de grillen van de zon tijdens het hoogtepunt van zijn 11-jarige activiteitscyclus.
Indien wetenschappers beter kunnen begrijpen en voorspellen hoe extreme zonneactiviteit de ionosfeer beïnvloedt, kunnen we beter voorbereid zijn om de verstoringen te beperken wanneer de volgende grote storm arriveert.
"Als het begin van de superstorm van november zou hebben plaatsgevonden tijdens het landbouwseizoen in de Amerikaanse sector, had dit kunnen leiden tot aanzienlijke verliezen voor de Amerikaanse landbouw- en transportsectoren," schrijven ze in hun paper.
"Daarom vereist het begrijpen van de onregelmatigheden op hoge en middellengraden tijdens de storm – en het karakteriseren van hun impact op radiofrequentie-toepassingen – kennis van fysieke processen die de dynamiek van aurorale kenmerken beheersen en beschrijven, zoals energiestroom, expansiesnelheid en neerslag-schaalgroottes aanwezig in de aurorale boog, die allemaal bijdragen aan het genereren van dichtheids-onregelmatigheden die scintillatie kunnen veroorzaken."
De analyse is gepubliceerd in Geophysical Research Letters.
GPS in de VS ontregeld tot wel 10 meter: wetenschappers hebben dit nog nooit eerder gezien
Bijschrift: Noorderlicht gefotografeerd vanuit het International Space Station tijdens de zonne-superstorm van november 2025. (Earth Science and Remote Sensing Unit, NASA Johnson Space Center)
In november 2025 werd de aarde geteisterd door verschillende massieve uitbarstingen van zonnemateriaal die op de magnetosfeer insloegen.
Voor velen was het resultaat bewonderenswaardig. Een groot deel van de wereld keek met ontzag toe hoe een zonne-superstorm de hemel van de aarde verlichtte met schitterende aurora's (noorder- en zuiderlicht) op zeldzame lage breedtegraden.
Het zwaard was echter tweesnijdend. Dezelfde storm richtte ook schade aan aan de technologie waar we hier op de grond op vertrouwen.
Nu hebben wetenschappers, onder leiding van ruimtefysicus Endawoke Yizengaw van The Aerospace Corporation in de VS, ontdekt dat de verstoring vreemder – en wijdverspreider – was dan iedereen besefte.
In een nieuwe analyse van gegevens die tijdens de storm zijn verzameld, stelden de onderzoekers wijdverspreide verstoringen in de atmosfeer vast over het gehele continentale gebied van de VS, van kust tot kust. Dit is een fenomeen dat op deze schaal nog nooit eerder is gezien.
Dat lijkt misschien onbeduidend, maar de effecten hiervan waren ingrijpend: in sommige plaatsen werd het GPS-signaal met meer dan 10 meter (33 voet) verschoven. Volgens de onderzoekers is dat significant genoeg om precisielandbouw en autonome voertuigen te verstoren.
Bijschrift: Samengestelde afbeelding van zes X-klasse vlammen die uitbraken in november 2025, waarvan drie gepaard gingen met de coronale massa-uitstoten die de zonne-superstorm veroorzaakten. (NASA/SDO/Scott Wiessinger)
"De resultaten onderstrepen het belang van een nauwkeurig begrip van diverse ruimteweerfenomenen om onze voorspellingscapaciteiten te verbeteren via gecoördineerde waarnemingen en natuurkundige modellering, en uiteindelijk verstoringen van RF-toepassingen tijdens ruimteweerevenementen te verminderen," schrijven ze in een artikel gepubliceerd in Geophysical Research Letters.
De impact van zonne-uitbarstingen op technologie
De impact van zonne-uitbarstingen op menselijke technologie is al goed bekend:
- Zonnevlammen: Deze laten krachtige bursts van röntgenstraling en ultraviolette straling los, die op de bovenste atmosfeer van de aarde kunnen inslaan en hoogfrequente radiocommunicatie tijdelijk kunnen verstoren.
- Zonnestormen: Dit is een groter probleem. Een coronale massa-uitstoot (CME) spuugt een wolk van hoge-snelheid geladen elektronen en protonen over het zonnestelsel. Wanneer deze de magnetosfeer van de aarde raakt, kan dit elektrische stromen genereren die energienetwerken verstoren, de vorm van onze atmosfeer veranderen en interageren met atmosferische deeltjes om de aurora-gloed te creëren.
Amplitude-scintillatie en de ionosfeer
Het effect dat Yizengaw en zijn collega's onderzochten, wordt op een vergelijkbare manier geproduceerd. Tijdens een geomagnetische storm kunnen energetische deeltjes neerslaan in de ionosfeer, een regio waar GPS-signalen doorheen moeten reizen.
Dit mengen en kolken kan dichtheidsschommelingen in de bovenste atmosfeer veroorzaken. Vergelijk het met een antiek raamvenster, waarbij het glas ongelijkmatig is verdeeld. Licht dat door dat glas reist, kan het beeld dat het draagt vervormen en vergroten, waardoor je een vertekend beeld van de buitenwereld ziet.
Op dezelfde manier kunnen radiosignalen die door de 'bobbelige' ionosfeer reizen, vervormd en gediffracteerd raken, waardoor hun sterkte snel fluctueert tegen de tijd dat ze een ontvanger op de grond bereiken. Dit effect staat bekend als amplitude-scintillatie.
Ionosferische scintillatie is niet ongebruikelijk, vooral richting de polen en rond de evenaar. De middellengraden worden echter over het algemeen beschouwd als relatief rustig en veilig wat betreft dit specifieke risico van het ruimteweer.
De superstorm van november 2025 gooide die verwachting omver. Naarmate de storm intensiveerde, breidde de aurorale ovaal zich uit richting de evenaar, waardoor de atmosferische manipulatie die normaal gesproken met hogere breedtegraden gepaard gaat, meereisde.
Bijschrift: Een NASA-mozaïek van de aurorale ovaal over 24 uur op 12 november 2025. (NASA)
Analyse van de verstoring
Yizengaw en zijn collega's brachten in kaart wat er gebeurde met behulp van waarnemingen van meerdere instrumenten in Noord-Amerika, waaronder aurora-camera's en een netwerk van grondgebonden Global Navigation Satellite System (GNSS) ontvangers.
Ze zagen een enorme band van verhoogde elektronendichtheid die zich van oost naar west over de ionosfeer uitstrekte. Langs de rand hiervan veranderde de elektronendichtheid abrupt, wat perfecte omstandigheden creëerde voor de vorming van kleinschalige onregelmatigheden.
Deze onregelmatigheden waren overal aanwezig:
- Sterke amplitude-scintillatie verscheen over een groot deel van het continentale VS, van ruwweg 80 tot 120 graden westelijke lengte.
- Andere metingen toonden aan dat de verstoring zich zelfs verder uitstrekte, met een strook van verhoogde elektronendichtheid die bijna van de westkust tot de oostkust reikte.
Bijschrift: De superstorm van november 2025 verstoorde de ionosfeer van de aarde over Noord-Amerika. (Yizengaw et al., Geophys. Res. Lett., 2026)
De timing kwam ook overeen. De onderzoekers zagen dat naarmate de aurora helderder werd, de elektronendichtheid en onregelmatigheden toenamen. Tegelijkertijd begonnen satelliet-signalen te scintilleren en verslechterde de GPS-nauwkeurigheid.
Hoewel amplitude-scintillatie eerder is gedetecteerd op middellengraden, was dat alleen in beperkte waarnemingen, meestal op individuele locaties. Volgens de onderzoekers is sterke amplitude-scintillatie over zo'n breed scala aan lengtegraden nog nooit eerder gezien.
Economische risico's en kwetsbaarheid
In sommige regio's overschreden de resulterende horizontale positioneringsfouten de 10 meter. Zelfs een fout van slechts één of twee meter kan ernstige problemen opleveren voor technologieën die afhankelijk zijn van precisiepositionering, waaronder autonome voertuigen en landbouwmachines.
Ter illustratie: wordt geschat dat de zonnestorm van mei 2024 de Amerikaanse landbouwsector 500 miljoen dollar heeft gekost vanwege verstoringen in de precisienavigatie.
De superstorm van november 2025 heeft waarschijnlijk niet in de buurt van dat bedrag gekost, wat het belang van timing benadrukt. De storm van 2024 vond plaats tijdens het landbouwseizoen; die van 2025 niet. Samen wijzen deze twee gebeurtenissen echter op hoe kwetsbaar bepaalde industrieën kunnen zijn voor de grillen van de zon tijdens het hoogtepunt van zijn 11-jarige activiteitscyclus.
Indien wetenschappers beter kunnen begrijpen en voorspellen hoe extreme zonneactiviteit de ionosfeer beïnvloedt, kunnen we beter voorbereid zijn om de verstoringen te beperken wanneer de volgende grote storm arriveert.
"Als het begin van de superstorm van november zou hebben plaatsgevonden tijdens het landbouwseizoen in de Amerikaanse sector, had dit kunnen leiden tot aanzienlijke verliezen voor de Amerikaanse landbouw- en transportsectoren," schrijven ze in hun paper.
"Daarom vereist het begrijpen van de onregelmatigheden op hoge en middellengraden tijdens de storm – en het karakteriseren van hun impact op radiofrequentie-toepassingen – kennis van fysieke processen die de dynamiek van aurorale kenmerken beheersen en beschrijven, zoals energiestroom, expansiesnelheid en neerslag-schaalgroottes aanwezig in de aurorale boog, die allemaal bijdragen aan het genereren van dichtheids-onregelmatigheden die scintillatie kunnen veroorzaken."
De analyse is gepubliceerd in Geophysical Research Letters.
Groetjes,