Ilmastojärjestelmän mallinnus

Ilmastomallien avulla saadaan tietoa maan ilmastojärjestelmästä ja arvioita siitä miten ilmasto muuttuu tulevaisuudessa. Ilmastomallisimulaatioissa otetaan huomioon sekä luonnollisia että ihmiskunnan aiheuttamia pakotetekijöitä ja arvioidaan niiden ja erilaisten takaisinkytkentäilmiöiden vaikutuksia ilmastoon. Tuloksia voidaan hyödyntää ilmastonmuutoksen hillintä- ja sopeutumiskeinoista päätettäessä.

Ilmakehän musta hiili ECHAM-ilmastomallilla vuoden yli laskettuna

Ilmakehän musta hiili ECHAM-ilmastomallilla vuoden yli laskettuna
 

Ryhmän tutkimusaiheisiin/tehtäviin kuuluu:

  • Aerosolien vaikutus ilmastoon
  • Takaisinkytkentäilmiöt liittyen mm. pinnan heijastuskykyyn ja hiilenkiertoon
  • Polaarialueiden keski-ilmakehän vesihöyry ja otsoni
  • Aerosoli-pilvikytkennän parantaminen ilmastomalleissa
  • Paikallisten ilmastoskenaarioiden tuottaminen Suomen alueelle
  • Ilmastomallien epävarmuustekijöiden arviointi

Henkilöstö

Antti-Ilari Partanen, FT, ryhmäpäällikkö, erikoistutkija
Olen kiinnostunut yhteiskunnallisiin kysymyksiin liittyvästä ilmastotieteestä ja ympäristökysymyksistä laajemminkin. Pääasialliset työkaluni tutkimuksessa ovat globaalit ilmastomallit. Tällä hetkellä keskityn erityisesti miten ei-hiilidioksidi päästöt, kuten pienhiukkas- ja metaanipäästöt vaikuttavat ilmastonmuutoksen hillintään sekä lyhyellä että pitkällä aikavälillä. Olen tutkinut myös ilmastonmuokkausta sekä pienhiukkasten ilmastovaikutuksia.
CV Antti-Ilari Partanen

Jaakko Ahola, FM, tutkija, jatko-opiskelija
Olen soveltava matemaatikko ja kiinnostunut matemaattisista mallinnusmenetelmistä, joiden avulla voidaan ymmärtää yhteiskunnallisia ongelmia. Tällöin parhaimmillaan matematiikan esteettisyys ja käytännöllisyys lyövät kättä. Maisterityössäni tutkin konttilaivaliikenteen reittioptimointia. Tällä hetkellä kehitän pilviskaalan mallia, jolla tutkin aerosoli-pilvi-yhteisvaikutuksia, joilla on merkittävä vaikutus ilmastonmuutokseen.
CV Jaakko Ahola

Muzaffer Ege Alper, FT, tutkija

Svante Henriksson, FT, tutkija
Tutkin Intian monsuunin vaihtelua vuodesta toiseen ja vaihtelun yhteyksiä meren heilahteluihin. Tutkin myös ideoita heikentää hurrikaaneja keinotekoisella turbulenssilla, joka tuotetaan pienhiukkasilla tai muilla menetelmillä. Aiemmin olen tutkinut pienhiukkasten ja ilmaston vuorovaikutusta ja ilmastonvaihteluita ja ilmastonmuutosta.
CV Svante Henriksson

Jukka-Pekka Keskinen, FT, tutkija
Työskentelen ECLAIR-projektissa keskittyen pääasiassa aerosoli-pilvi-kytkentöjen parempaan esittämiseen globaaleissa ilmastomalleissa. Aiemmin olen tutkinut mm. LES-menetelmän sovelluksia ja luotettavuutta, epälineaarisen aikasarja-analyysin soveltamista virtauskenttiin sekä meristä lähtöisin olevien orgaanisten aerosolien esittämistä ilmastomalleissa.

Joonas Merikanto, FT, erikoistutkija
Minua kiinnostaa ilmastonmuutokseen liittyvän tiedon tuottamisen lisäksi myös tieteen sanoman välittäminen laajemmalle yleisölle, esimerkiksi tieteen ja taiteen rajapintoja yhdistämällä. Tutkimukseni keskittyy ilmastojärjestelmän vuorovaikutussuhteisiin, kuten ihmistoiminnasta peräisin olevien pienhiukkasten vaikutukseen pilvien ominaisuuksiin. Työssäni käytän ilmastomalleja, matemaattista mallinnusta sekä kynää ja paperia.
CV Joonas Merikanto

Kalle Nordling, tutkija, jatko-opiskelija
Kiinnostuksen kohteita ovat ilmastomallit ja ilmaston mallinnus. Tällä hetkellä tutkin, miten ihmisen aiheuttamat pienhiukkaspäästöt vaikuttavat ilmastoon sekä miten pienhiukkasten ja pilvien väliset vuorovaikutusmekanismit voidaan kuvata tarkemmin globaaleissa ilmastomalleissa.
CV Kalle Nordling (en)

Declan O'Donnell, erikoistutkija

Pirkka Ollinaho, FT, tutkija
Kiinnostuksen kohteitani ovat sekä tulevan sään että kehittyvän ilmaston todennäköisyysennustaminen. Työskentelen tällä hetkellä mm. säämallien hienosäädön parissa, kehitän avointa parviennustejärjestelmää tutkimuskäyttöön ja käytän hieman ajastani todennäköisyysennustamisesta opettamiseen.
CV Pirkka Ollinaho

Tomi Raatikanen, FT, erikoistutkija
Tutkimusaiheenani ovat ilmakehän pienhiukkaset eli aerosolit ja erityisesti niiden vaikutukset pilviin ja ilmastoon. Työssäni käytän yksityiskohtaisia numeerisia malleja, joilla voidaan selvittää kuinka pilvien tiivistymisytiminä toimivien pienihiukkasten lukumäärä ja koostumus vaikuttavat muodostuvien pilvien ominaisuuksiin ja dynamiikkaan. Minulla on kokemusta myös pienhiukkasten optisiin ominaisuuksiin, kemialliseen koostumukseen ja pilvivuorovaikutuksiin liittyvän mittausaineiston käsittelystä ja tulkinnasta.
CV Tomi Raatikanen

Petri Räisänen, FT, dosentti, erikoistutkija
Tutkin ilmastomallitusta ja säteilynkulkua ilmakehässä ja lumessa. Työni yleinen tavoite on edesauttaa globaalien ilmastomallien kehitystä ja sitä kautta entistä luotettavampien ilmastonmuutosennusteiden tuottamista. Tutkin tällä hetkellä mm. lumessa olevan noen vaikutusta energiataseeseen. Olen myös tutkinut mm. lumikiteiden muodon vaikutusta auringonsäteilyn heijastumiseen ja alihilaisten eli ilmastomallin erotuskykyä pienempien pilvirakenteiden vaikutusta säteilyn kulkuun.
CV Petri Räisänen

Erika Toivonen, DI, tutkija, jatko-opiskelija
Olen kiinnostunut alueellisesta ilmastomallinnuksesta sekä ilmastomallidatan sovelluskohteista. Tällä hetkellä tutkin kuinka ilmastonmuutos tulee vaikuttamaan rankkasateisiin sekä kuivuusjaksoihin Pohjoismaiden alueella. Diplomityössäni olen tutkinut maan pintavoita mallintamalla haihduntaa sekä tuntuvaa lämpöä. Olenkin kiinnostunut myös maan pinnan ja ilmakehän välisten vuorovaikutuksien tutkimuksesta.
CV Erika Toivonen

Laura Thölix, FM, tutkija
Olen tutkinut keski-ilmakehää, otsonia ja vesihöyryä erityisesti otsonikerroksessa kemiakuljetusmallilla. Lisäksi olen osallistunut hyvin pitkien, jopa miljoonaan vuoteen ulottuvien ilmastosimulaatioiden tekoon tavoitteena selvittää lämpötila, sade ja jääolosuhteita tulevaisuudessa käyttäen eri hiilidioksidiskenaarioita.
CV Laura Thölix

Julkaisuluettelo

2018

Hienola, A., Partanen, A.-I., Pietikäinen, J.-P., O'Donnell, Korhonen, H., Matthews, H. D., and Laaksonen, A.: The impact of aerosol emissions on the 1.5 °C pathways, Environ. Res. Lett., 13, 044011, doi:10.1088/1748-9326/aab1b2, 2018.

Kestilä, A., Nordling, K., Miikkulainen, V., Kaipio, M., Tikka, T., Salmi, M., Auer, A., Leskelä, M. and Ritala, M.: Towards space-grade 3D-printed, ALD-coated small satellite propulsion components for fluidics, Additive Manufacturing, 22, 31-37, doi:10.1016/j.addma.2018.04.023, 2018.

Mallick, K., Toivonen, E., Trebs, I., Boegh, E., Cleverly, J., Eamus, D., Koivusalo, H., Drewry, D., Arndt, S. K., Griebel, A., Beringer, J., and Garcia, M.: Bridging thermal infrared sensing and physically‐based evapotranspiration modeling: From theoretical implementation to validation across an aridity gradient in Australian ecosystems, Water Resour. Res., 54, doi:10.1029/2017WR021357, 2018.

Mengis, N., Partanen, A.-I., Jalbert, J., Matthews, H. D.: 1.5 °C carbon budget dependent on carbon cycle uncertainty and future non-CO2 forcing, Sci. Rep., 8, 5381, doi:10.1038/s41598-018-24241-1, 2018.

Määttänen, A., Merikanto, J., Henschel, H., Duplissy, J., Makkonen, R., Ortega, I. K., and Vehkamäki, H.: New parameterizations for neutral and ion-induced sulfuric acid-water particle formation in nucleation and kinetic regimes. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 1269–1296. doi:10.1002/2017JD027429, 2018.

Partanen, A.-I., Landry, J.-S., and Matthews, H. D.: Climate and health implications of future aerosol emission scenarios, Environ. Res. Lett., 13, 024028, doi:10.1088/1748-9326/aaa511, 2018.

Pietikäinen, J.-P., Markkanen, T., Sieck, K., Jacob, D., Korhonen, J., Räisänen, P., Gao, Y., Ahola, J., Korhonen, H., Laaksonen, A., and Kaurola, J.: The regional climate model REMO (v2015) coupled with the 1-D freshwater lake model FLake (v1): Fenno-Scandinavian climate and lakes, Geosci. Model Dev., 11, 1321-1342, doi:10.5194/gmd-11-1321-2018, 2018.

Ruosteenoja, K., Markkanen, T., Venäläinen, A., Räisänen, P., and Peltola, H.: Seasonal soil moisture and drought occurrence in Europe in CMIP5 projections for the 21st century. Climate Dyn., 50, 1177-1192, doi:10.1007/s00382-017-3671-4, 2018.

Tyrrell, N. L., Karpechko, A. Y., and Räisänen, P.: The influence of Eurasian snow extent on the northern extratropical stratosphere in a QBO resolving model. J. Geophys. Res. Atmos., 123, 315-328, doi:10.1002/2017JD027378, 2018.

2017

Brus, D., Škrabalová, L., Herrmann, E., Olenius, T., Trávničková, T., Makkonen, U., and Merikanto, J.: Temperature-Dependent Diffusion of H2SO4 in Air at Atmospherically Relevant Conditions: Laboratory Measurements Using Laminar Flow Technique. Atmosphere, 8(7), 132, doi:10.3390/atmos8070132, 2017.

Gregow H.,Laaksonen A., and Alper M.E.: Increasing large scale windstorm damage in Western, Central and Northern European forests, 1951–2010, Scientific Reports, 7, doi:10.1038/srep46397, 2017.

Haapanala, P., Räisänen, P., McFarquhar, G. M., Tiira, J., Macke, A., Kahnert, M., DeVore, J., and Nousiainen, T.: Disk and circumsolar radiances in the presence of ice clouds, Atmos. Chem. Phys., 17, 6865-6882, doi:10.5194/acp-17-6865-2017, 2017.

Landry, J.-S., Partanen, A.-I., and Matthews, H. D.: Carbon cycle and climate effects of forcing from fire-emitted aerosols, Environ. Res. Lett., 12, 025002, doi:10.1088/1748-9326/aa51de, 2017.

Leutbecher, M., Lock, S.-J., Ollinaho, P., Lang, S. T. K., Balsamo, G., Bechtold, P., Bonavita, M., Christensen, H. M., Diamantakis, M., Dutra, E., English, S., Fisher, M., Forbes, R. M., Goddard, J., Haiden, T., Hogan, R. J., Juricke, S., Lawrence, H., MacLeod, D., Magnusson, L., Malardel, S., Massart, S., Sandu, I., Smolarkiewicz, P. K., Subramanian, A., Vitart, F., Wedi, N. and Weisheimer, A.: Stochastic representations of model uncertainties at ECMWF: state of the art and future vision. Q.J.R. Meteorol. Soc, 143: 2315–2339. doi:10.1002/qj.3094, 2017.

Matthews, H. D., Landry, J.-S., Partanen, A.-I., Allen, M., Eby, M., Friedlingstein, P., and Zickfeld, K.: Estimating Carbon Budgets for Ambitious Climate Targets, Curr. Clim. Change Rep., doi:10.1007/s40641-017-0055-0, 2017.

Ollinaho, P., Lock, S. J., Leutbecher, M., Bechtold, P., Beljaars, A., Bozzo, A., ... & Sandu, I.: Towards process‐level representation of model uncertainties: stochastically perturbed parametrizations in the ECMWF ensemble. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 143(702), 408-422, 1, doi:10.1002/qj.2931, 2017.

Partanen, A.-I., Leduc, M., and Matthews, H. D.: Seasonal climate change patterns due to cumulative CO2 emissions, Environ. Res. Lett., 12, 075002, doi:10.1088/1748-9326/aa6eb0, 2017.

Raatikainen, T., Brus, D., Hooda, R. K., Hyvärinen, A.-P., Asmi, E., Sharma, V. P., Arola, A., and Lihavainen, H.: Size-selected black carbon mass distributions and mixing state in polluted and clean environments of northern India, Atmos. Chem. Phys., 17, 371-383, doi:10.5194/acp-17-371-2017, 2017.

Rontu, L., Gleeson, E., Räisänen, P., Nielsen, K. P., Savijärvi, H., and Sass, B. H.: The HIRLAM fast radiation scheme for mesoscale numerical weather prediction models, Adv. Sci. Res., 14, 195-215, doi:10.5194/asr-14-195-2017, 2017.

Räisänen, P., Makkonen, R., Kirkevåg, A., and Debernard, J. B.: Effects of snow grain shape on climate simulations: sensitivity tests with the Norwegian Earth System Model, The Cryosphere, 11, 2919-2942, doi:10.5194/tc-11-2919-2017, 2017.

Tonttila, J., Maalick, Z., Raatikainen, T., Kokkola, H., Kühn, T., and Romakkaniemi, S.: UCLALES–SALSA v1.0: a large-eddy model with interactive sectional microphysics for aerosol, clouds and precipitation, Geosci. Model Dev., 10, 169-188, doi:10.5194/gmd-10-169-2017, 2017.

Yhteystiedot

Ilmastojärjestelmän mallinnus
Ryhmäpäällikkö Antti-Ilari Partanen
puh. 029 539 2055

Sähköposti: antti-ilari.partanen@fmi.fi