Väitös: Mallihiukkasten avulla tarkennetaan pienhiukkasten ilmastovaikutuksia

Väitös on tehty käyttäen yksinkertaistettuja mallihituja. Tulokset tutkittujen mallien käyttökelpoisuudesta ovat rohkaisevia ja niitä onkin jo hyödynnetty Ilmatieteen laitoksella ilmastomallinnuksessa.

Ilmatieteen laitoksella toteutetussa väitöstyössään Sini Merikallio on mallintanut sitä, voitaisiinko valon sirontaa ilmakehän pienhiukkasista mallintaa nykyistä paremmin ja käytännöllisemmin käyttämällä yksinkertaistettuja, hieman pallomuodoista poikkeavia, mallihituja. Mallihiukkasia käytettiin tarkentamaan ilmakehän pölyn sirontamallinnusta eli esimerkiksi sitä, miten Auringon säteily siroaa takaisin avaruuteen tulivuorten tuhkasta ja viilentää näin ilmakehää.

Mallia pienhiukkasten valon sironnasta on käytetty myös avaruustutkimuksessa; Marsin pölyn sirontaominaisuuksia on selvitetty sitä muistuttavaa palagoniittia hyödyntäen. Mars-planeetan pinta ja kaasukehä lämpenevät tai jäähtyvät riippuen siitä, kuinka paljon pöly heijastaa sinne tulevaa valoa takaisin avaruuteen, paljonko säteilyä imeytyy hiukkasiin itseensä ja paljonko pääsee Marsin pinnalle asti. Tämä kaikki vaikuttaa paljon myös planeetan kaukomittausten tulkintaan.

Tuloksia on jo käytetty hyväksi ilmastomalleissa

"Tutkimuksen tulokset ovat rohkaisevia; mitatut optiset ominaisuudet saadaan toistettua mallihiukkasilla paljon tarkemmin kuin yleisesti mallinnuksessa käytetyillä pyöreillä hiukkasmuodoilla. Tuloksia onkin jo käytetty Ilmatieteen laitoksen ECHAM-ilmastomallin parantamiseen ja tulevaisuudessa niitä tullaan käyttämään myös mm. AATSR-satelliitti-instrumentin kaukomittausten käsittelyyn. Mitään yleisesti kaikkiin tilanteisiin sopivaa muotojakaumaratkaisua ei kuitenkaan löytynyt ja tulokset erosivat paljon eri materiaaleilla ja valon aallonpituuksilla", Sini Merikallio kertoo.

Pölyhiukkasten mitattuja optisia ominaisuuksia on pyritty toistamaan malleilla, joissa hitujen muotoina on käytetty ellipsoidimuotoja. "Mallihiukkasten oletetut muodot eivät kuitenkaan tarkoita, että olettaisimme oikeiden hiukkasten muotojen olevan samankaltaisia, vaan ellipsoidit olivat tässä ainoastaan mallinnuksen välineitä".

Väitöstilaisuus 11.3. Espoon Otaniemessä

Sini Merikallion väitöskirja "Computer modeling of light scattering by atmospheric dust particles with spheroids and ellipsoids", tarkastetaan Aalto-yliopistossa Espoon Otaniemessä salissa F239a (Otakaari 3) perjantaina 11.3.2016 klo 12. Vastaväittäjänä toimii professori Gorden Videen US Army Research Labista ja kustoksena professori Jukka Tulkki Aalto-yliopistosta, Neurotieteen ja lääketieteellisen tekniikan laitokselta. Työn ovat ohjanneet tohtori Timo Nousiainen ja tohtori Ari-Matti Harri Ilmatieteen laitokselta.

Sini Merikallio on syntynyt Myrskylässä, kirjoittanut ylioppilaaksi Herttoniemen yhteiskoulun lukiosta ja valmistui diplomi-insinööriksi Otaniemestä. Nyt hän on työskennellyt avaruus- ja ilmastomuutostutkimuksen parissa Ilmatieteen laitoksella.

Väitöstä edeltävä sirontatutkimuksen superseminaari 10.3.

Väistöskirjan vastaväittäjä, tohtori Gorden Videen puhuu 10.3 klo 13:15 alkavassa avoimessa seminaaritilaisuudessa Ilmatieteen laitoksen Brainstorm auditoriossa (Erik Palménin aukio 1, Helsinki). Aiheena hänellä on hyvin hentoisten pilvien havainnointi: "Detecting super-thin clouds using the optical glory". Samassa tilaisuudessa puhuu myös NASA JPL:n tutkija, tohtori David Crisp, hiilidioksidin kaukomittauksesta satelliitista käsin: "Measuring CO2 from Space: Early Results from the NASA Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2) Mission".

Lisätietoja:

Tutkija Sini Merikallio, puh. 050 409 7566, sini.merikallio@fmi.fiTyön ohjaaja, tohtori Timo Nousiainen, puh. 050 4415451, timo.nousiainen@fmi.fi

Elektroninen väitöskirja: http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-60-6658-5

Perustieteiden korkeakoulun väitöskirjat: https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/52