Sovelletun fysiikan alaan kuuluva väitöskirja tarkastetaan luonnontieteiden, metsätieteiden ja tekniikan tiedekunnassa. Tilaisuutta voi seurata Kuopion kampuksella.
Mikä on väitöstutkimuksesi aihe? Miksi aihepiiriä on tärkeää tutkia?
Ilmakehän aerosolihiukkaset vaikuttavat merkittävästi jokapäiväiseen elämäämme. Esimerkiksi huononevan ilmanlaadun tai heikentyvän näkyvyyden ohella ne vaikuttavat ilmastoon joko suoraan tai välillisesti. Aerosolihiukkaset voivat sirottaa tai absorboida auringon ja maanpinnan säteilyä, ja osa niistä voi toimia tiivistymisytiminä, joiden ympärille nestemäiset pilvipisarat muodostuvat. Aerosolihiukkasten ilmastovaikutusten kannalta keskeisiä ominaisuuksia ovat niiden kemiallinen koostumus ja hygroskooppisuus, eli kyky sitoa kosteutta ympäröivästä ilmasta. Näihin tekijöihin liittyy kuitenkin edelleen runsaasti epävarmuuksia.
Väitöskirjatyössä näitä epävarmuustekijöitä on tarkasteltu yksittäisten hiukkastyyppien ominaisuuksista aina ilmakehän hiukkasten kykyyn muodostaa pilvipisaroita todellisissa pilviolosuhteissa. Lisäksi työssä on tutkittu eri kemiallisten rakenneosasten ja hiukkastyyppien lähdealueita sekä niiden kaukokulkeumaa Kuopioon, Puijon mittausasemalle.
Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tulokset tai havainnot?
Aerosolihiukkasten hygroskooppisuus on keskeinen tekijä niiden kyvyssä aktivoitua pilvipisaroiksi todellisissa pilviolosuhteissa. Tieto heikosti hygroskooppisten hiukkasten osuudesta on tärkeää muodostuvien pilvipisaroiden kokonaismäärän arvioimiseksi esimerkiksi ilmastomalleissa.
Valtameristä muodostuvan epäorgaanisen merisuola-aerosolin hygroskooppisuus on selvästi pienempi kuin puhtaalla natriumkloridilla. Natriumkloridi on merisuolan suurin yksittäinen komponentti, ja sen hygroskooppisuutta on pidetty edustavana epäorgaaniselle merisuolalle. Havaittu poikkeama voi vaikuttaa merkittävästi ilmakehän aerosolien säteilyvaikutusten arviointiin erityisesti valtamerialueilla.
Havaintojen mukaan termodynaaminen malli E-AIM ei kykene ennustamaan tarkasti dimetyyliamiinia, rikkihappoa ja ammoniakkia sisältävien pienten, kymmenien nanometrien kokoisten hiukkasten hygroskooppisuutta. Tämä korostaa lisätutkimusten tarvetta dimetyyliamiinia sisältävien systeemien termodynamiikan ymmärtämiseksi.
Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tutkimusmenetelmät ja -aineistot?
Väitöskirjatutkimus on suoritettu Itä-Suomen yliopiston teknillisen fysiikan laitoksen aerosolifysiikan tutkimusryhmässä, ja sen keskiössä ovat sekä laboratorio-, että kenttäolosuhteissa tehdyt aerosolimittaukset. Kokeellisen työn tukena on hyödynnetty soveltuvia mallinnustyökaluja ulottuen hiukkastason termodynamiikka- ja prosessimallinnuksesta aina globaaliin ilmastomalliin. Lähdealueanalyysissä on puolestaan hyödynnetty ilmamassojen kulkeutumismallia ja siihen sovellettua trajektorianalyysimenetelmää.
Työn sisältämät kenttämittaukset on tehty Puijon tornin mittausasemalla Kuopiossa yhteistyössä Itä-Suomen ilmatieteellisen tutkimuskeskuksen kanssa. Tutkimuksessa on kattavasti hyödynnetty hiukkasten kemialliseen koostumukseen liittyvää mittadataa vuosilta 2012–2017. Merisuolahiukkasten hygroskooppisuuteen liittyvää laboratoriotutkimusta on puolestaan suoritettu yhteistyössä Tukholman yliopiston ympäristötieteen laitoksen kanssa.
FM Olli Väisäsen sovelletun fysiikan alaan kuuluva väitöskirja Studies on aerosol composition and hygroscopicity: From emissions to cloud droplet formation (Tutkimuksia aerosolien kemiallisesta koostumuksesta – Emissioista pilvipisaroihin) tarkastetaan luonnontieteiden, metsätieteiden ja tekniikan tiedekunnassa, Kuopion kampuksella. Vastaväittäjänä toimii ryhmäpäällikkö Eija Asmi, Ilmatieteen laitos, ja kustoksena professori Annele Virtanen, Itä-Suomen yliopisto.
- Väitöstilaisuus
- Väitöskirja (PDF)
