Väitös: Uudet menetelmät täsmentävät kasvihuonekaasujen kaukokartoitusmittausten epävarmuusanalyysiä

Otto Lamminpää kehitti väitöskirjatyössään luotettavia ja laskennallisesti tehokkaita epävarmuusanalyysimenetelmiä, jotka soveltuvat kasvihuonekaasujen kaukokartoitukseen. Menetelmät osoittautuvat käyttökelpoisiksi hiilidioksidin ja metaanin pitoisuuksien mittaamisessa.

Kehitettyjä menetelmiä sovellettiin Nasan Orbiting Carbon Observatory 2 -satelliitin hiilidioksidipitoisuusmittauksiin ja Ilmatieteen laitoksen Arktisessa avaruuskeskuksessa sijaitsevan spektrometrin metaanipitoisuusmittauksiin.

”Tutkimuksessa selvisi muun muassa, että alailmakehän metaanipitoisuus on ollut kasvussa vuosina 2009–2018, mutta kasvu hidastui vuosina 2017 ja 2018. Yläilmakehässä ei aikasarjan aikana havaittu tilastollisesti merkittäviä pitkäaikaismuutoksia”, Otto Lamminpää kertoo tuloksista.

Kaukokartoituksen avulla voidaan seurata kasvihuonekaasujen pitoisuuksia

Kaukokartoitusmittausten avulla seurataan hiilidioksidin (CO2) ja metaanin (CH4) pitoisuuksia ilmakehässä. Mittauksissa joko avaruudessa olevan satelliitin tai maan pinnalla olevan spektrometrin mittaamasta valon absorptiosta ilmakehässä lasketaan kasvihuonekaasujen suhteellisia pitoisuuksia ilmakehässä.

Kaukokartoitusmittauksia tarvitaan myös, kun arvioidaan miten kasvihuonekaasut vaikuttavat ilmakehän eri prosesseihin. Vaikutusten analyysissä on tärkeää, että mittausten epävarmuudet pystytään arvioimaan mahdollisimman hyvin. Arvioinnin luotettavuuden takaamiseksi käytetään epävarmuusanalyysimenetelmiä, jotka normaalisti vaativat huomattavia laskentaresursseja.

Työssä kehitetyt menetelmät perustuvat matemaattisesti käänteisongelmien teoriaan ja todennäköisyysteorian sovelluksiin. Menetelmissä hyödynnetään informaatioteoreettisia työkaluja, joilla käänteisongelman ulottuvuutta voidaan pienentää. Näin saadaan johdettua laskennallinen rinnakkaisongelma, joka on yksinkertaisempi ratkaista vaatien samalla pienempiä laskentaresursseja, mutta jonka ratkaiseminen johtaa silti samaan lopputulokseen.

Väitöskirja tarkastetaan 25.6. – tilaisuutta voi seurata verkossa

Otto Lamminpään väitöskirja "Dimension reduction approaches for atmospheric remote sensing of greenhouse gases" tarkastetaan 25.6.2020 kello 12 Helsingin yliopiston matemaattis-luonnontieteellisessä tiedekunnassa. Väitöstilaisuus järjestetään Metsätalossa (sali 4) osoitteessa Unioninkatu 40, Helsinki.

Vastaväittäjänä on professori Patrick Eriksson, Chalmers, ja kustoksena on professori Eero Saksman.

Väitöstilaisuutta voi seurata etänä Zoomin kautta. Seuraa väitöstilaisuutta.

Lisätietoja:

tutkija Otto Lamminpää, Ilmatieteen laitos, p. +358 44 5 392 626, otto.lamminpaa@fmi.fi

Väitöskirja on saatavilla Helda-palvelussa.