Väitös: Pienhiukkasten alueellisella muodostumisella merkittävä vaikutus ilmastonmuutosennusteisiin

Ilmatieteen laitoksen tutkija Tommi Bergmanin sovelletun fysiikan alaan kuuluvassa väitöskirjassa tutkittiin aerosolien eli pienhiukkasten mallintamista osana globaaleja ilmastomalleja. Koska suurin epävarmuus ilmaston säteilypakotteessa aiheutuu aerosoleista, on niiden yksityiskohtainen ja alueellinen kuvaaminen ilmastomalleissa tärkeää.
Keskimääräinen amiinin vahvistaman pienhiukkasmuodostuksen voimakkuus globaalista simulaatiosta. Tummemmilla alueilla pienhiukkasten muodostuminen on voimakkaampaa. 
Ilmastomalleissa pienhiukkasia kuvataan usein yksinkertaisilla funktioilla, jotka eivät pysty simuloimaan hiukkasten kasvua tarkasti. Tommi Bergmanin väitöstutkimuksessa todettiin Ilmatieteen laitoksella kehitetyn aerosolimalli SALSAn (Sectional Aerosol model for Large Scale Applications) tarkentavan simulaatioissa tietoa sekä aerosolien kokojakaumasta että trooppisen vyöhykkeen säteily-vuorovaikutuksesta.

Amiinit vahvistavat pienhiukkasten muodostumista päästöalueilla

Amiini on yhdiste, jonka on todettu edesauttavan pienhiukkasten muodostumista biologisen materiaalin hajoamisen yhteydessä. Bergmanin väitöstyössä kehitettiin amiinin edistämälle hiukkasmuodostukselle ilmakehässä uusi matemaattinen malli, jonka avulla tutkittiin ensimmäistä kertaa amiinin edistämää hiukkasten muodostumista globaalilla ilmastomallilla.

Työssä tutkittu amiinin ja rikkihapon aiheuttama pienhiukkasmuodostus rajoittui amiinin päästöalueille eli pääasiassa maatalouseläinvaltaisille maa-alueille ja planktonrikkaille merialueille. Vaikka matemaattinen malli kuvaa laboratoriokokeissa havaittua hiukkasmuodostusta varsin hyvin, ilmastomallissa muodostumis-nopeuksien todettiin olevan liian korkeita.

"Amiinin kaltaisten hivenkaasujen vaikutus aerosolihiukkasten muodostumiseen tulee jatkossa pyrkiä ottamaan globaaleissa malleissa entistä tarkemmin huomioon. Tutkimukseni osoittaa myös, että esimerkiksi merelliset orgaaniset hiukkaset tuovat ennusteisiin viilentävää vaikutusta", Tommi Bergman selvittää.

Havaintotietojen puutteellisuus vaikeuttaa ennustamista

Bergmanin väitöstutkimuksessa todettiin kansainvälisten mallivertailujen perusteella, että vuositasolla ilmastomallien ennustamat keskimääräiset hiukkaspitoisuudet vastaavat havaintoja kohtuullisesti, mutta vuodenaikaisvaihtelussa on parannettavaa.

Globaalin tilanteen arviointia malleilla hankaloittaa se, että havainnot eivät ole alueellisesti kattavia. "Suurimmat puutteet  ovat syrjäisillä alueilla, erityisesti Antarktista ympäröivillä merialueilla. Keskeisimmät syyt syrjäisten alueiden puutteisiin löytyvät huonosti tunnetuista muodostumismekanismeista ja kauko-kulkeutuneiden pienhiukkasten muuntuman huonosta kuvauksesta malleissa", Tommi Bergman kertoo.

Ilmatieteen laitoksen tutkijan, FM Tommi Bergmanin väitöskirja Development and validation of Climate models: Towards a more detailed aerosol description tarkastetaan Itä-Suomen yliopiston Luonnontieteiden ja metsätieteiden tiede-kunnassa. Vastaväittäjänä toimii tohtori Claudia Timmreck (Max Planck Institute for Meteorology) ja kustoksena dosentti Harri Kokkola Ilmatieteen laitokselta. Väitöstilaisuus järjestetään 4.12.2015 kello 12 Kuopion kampuksella (sali TTA, Tietoteknia, Savilahdentie 6).

Lähde: Ilmatieteen laitos
Julkaissut: Kalle

0 kommenttia:

Lähetä kommentti