Uusi malliversio kykenee simuloimaan pienhiukkasmuodostuksen aiempaa paremmin

Ilmatieteen laitoksen käytössä olevaa alueellista aerosoli-ilmastomallia REMO-HAM kehitettiin kuvaamaan paremmin rajakerroksen pienhiukkasten muodostuminen. Saadut tulokset osoittavat, että uusi malliversio kykenee huomattavasti paremmin simuloimaan pienhiukkasmuodostuksen, joka vaikuttaa sekä ilmanlaatuun että ilmastoon.

Ilmakehän pienhiukkaset syntyvät joko suoraan päästölähteistä tai höyryistä tiivistymällä. Jälkimmäistä kaasu-hiukkas -muuntumaa kutsutaan nukleaatioksi. Nukleaatio prosessina sisältää vielä paljon tutkittavaa, mutta aikaisemmissa tutkimuksissa on osoitettu, että tietyt ilmakehän yhdisteet, kuten rikkihappo, vaikuttavat selvästi sen ominaisuuksiin. Rikkihappoa pääsee ilmakehään päästöjen mukana, mutta sitä syntyy myös ilmakehässä kemian kautta. Siinä rikkihappo hapettuu rikkidioksidista esimerkiksi OH-radikaalin kautta, minkä vuoksi olemmekin kehittäneet OH-radikaalin muodostumiseen johtavaa laskentatapaa. Uusi laskentatapa on saatu mittaustulosten perusteella statistista analyysia hyväksi käyttäen ja siinä OH-radikaalien määrä ilmakehässä on kytketty suoraan auringon säteilyyn. Tämä kytkentä on luonnossakin OH-radikaalin muodostumisen edellytys, mikä tekee laskentatavasta paljon realistisemman.

Kehitetty OH-radikaalin laskentamenetelmä lisättiin alueelliseen aerosoli-ilmastomalliin REMO-HAM. Yksi teknisesti suuri hyöty uudessa menetelmässä on se, että mallin laskenta-aika ei kasvanut aikaisempiin menetelmiin verrattuna. Itse tutkimuksessa uutta ja vanhaa malliversiota verrattiin sekä keskenään että mittauksista saatuun havaintodataan. Analyysimme keskittyi Euroopan ilmastoon ja sen perusteella uusi malliversio kuvaa pienhiukkasten muodostumisen huomattavasti paremmin kuin vanha versio, vaikkakin tiettyjä kehityskohteita myös uudessa laskentatyylissä vielä esiintyy. Realistisempi rajakerroksen nukleaation mallintaminen parantaa ympäröivän ilmaston kuvausta, koska esimerkiksi pienhiukkasten määrän on osoitettu vaikuttavan pilvien tiivistymisytimien määrään.

Uusi laskentamenetelmä on myös lisätty yhteen ilmatieteen laitoksen käytössä olevista globaaleista aerosoli-ilmastomalleista. Kehitystyö aerosolikemian osalta jatkuu siis tulevaisuudessakin eri skaalojen mallien avulla.

Tutkimusta rahoittivat Suomen Akatemia, Itä-Suomen yliopisto ja Euroopan Unionin PEGASOS –projekti.

Lisätietoja:

Erikoistutkija Joni-Pekka Pietikäinen, puh. 050 409 2118, joni-pekka.pietikainen@fmi.fi

Pietikäinen, J.-P., Mikkonen, S., Hamed, A., Hienola, A. I., Birmili, W., Kulmala, M., and Laaksonen, A.: Analysis of nucleation events in the European boundary layer using the regional aerosol–climate model REMO-HAM with a solar radiation-driven OH-proxy, Atmos. Chem. Phys., 14, 11711-11729, doi:10.5194/acp-14-11711-2014, 2014.

http://www.atmos-chem-phys.net/14/11711/2014/acp-14-11711-2014.html