Tiedotearkisto: 2008

Väitöstyö tutki lumen ja jään pinnan energiatasetta

11.12.2008 9:31

Ilmatieteen laitoksen tutkija Roberta Pirazzini väittelee 12. joulukuuta. Väitöksen tavoitteena on parantaa ymmärrystä fysikaalisista prosesseista, jotka kontrolloivat lumen ja jään pinnan energiatasetta.

Kuva: Eija Vallinheimo

Roberta Pirazzinin väitöstyö toi uutta tietoa prosesseista, jotka kontrolloivat auringon säteilyn heijastumista lumesta ja jäästä. Se luo myös perustan näiden prosessien paremmaksi kuvaamiseksi sää- ja ilmastomalleissa.
Maapallon polaarialueille tulee suuren osan vuodesta vain vähän tai ei lainkaan auringon säteilyä. Siksi maapallo luovuttaa polaarialueilla avaruuteen enemmän energiaa kuin se saa auringosta. Kesällä auringon säteily on kuitenkin tärkein energianlähde polaarialueille. Siksi pienetkin muutokset albedossa, eli maapallon pinnan kyvyssä heijastaa auringon säteilyä, vaikuttavat voimakkaasti pinnan energiataseeseen, ja siten myös lumen ja jään sulamisen nopeuteen ja määrään. Talvella polaarialueiden ilmakehä saa lämpöä matalammilta leveysasteilta kulkeutuvien matalapaineiden tuomana. Tällöin ilmakehän ja maapallon pinnan välinen lämmönvaihto perustuu turbulenttiseen sekoittumiseen ja pitkäaaltoiseen säteilyyn, jonka tehokkuutta pilvisyys säätelee.
Väitöksen huomio kohdistuu erityisesti lumen ja jään albedoon keväällä ja kesällä, mutta myös lämmön horisontaaliseen kuljetukseen ilmakehässä, pilvien pitkäaaltoiseen säteilypakotteeseen, ja turbulenttiseen sekoittumiseen talvikaudella.
Albedon kuvaus ilmakehämalleissa on aihe, jonka tärkeys tuodaan esille analysoimalla pinnan ja ilman lämpötilojen virhelähteitä HIRLAM -säänennustusmallissa. Lumen ja jään albedon päivittäistä ja vuodenaikaista vaihtelua tutkittiin analysoimalla mittauksia erilaisissa ympäristöissä. Menetelmistä tehtiin niin yksinkertaisia, että ne ovat sisällytettävissä termodynaamisiin merijäämalleihin, numeerisiin säänennustusmalleihin ja ilmastomalleihin.

Pohjanlahdella tehdyt mittaukset säteilystä ja turbulenssista mahdollistivat myös tutkimukset siitä, miten albedon suuri muutos keväällä lumen sulaessa vaikuttaa merijään energia- ja massataseeseen. Tutkimuksen tuloksilla osoitettiin myös olevan hyvin tärkeä sovellusmahdollisuus määritettäessä pilvien optinen paksuus maanpinnalta tehtävien mittausten perusteella. Lopuksi tarkasteltiin fysikaalisia tekijöitä, jotka aiheuttavat suuria vaihteluita lumen pinnan ja alimman ilmakehän lämpötiloissa talvella Pohjoisen jäämeren keskiosissa. Pilvien säteilypakotteen, turbulenttisen sekoittumisen, ja lämmön horisontaalisen kuljetuksen suhteellinen merkitys selvitettiin kvantitatiivisesti.

Roberta Pirazzini on kotoisin Fusignanosta Italiasta. Hän on opiskellut Bolognan ja Helsingin yliopistoissa ja työskennellyt Ilmatieteen laitoksessa vuodesta 2008. Pirazzini väittelee 12.12. klo 12 Helsingin yliopiston matemaattis-luonnontieteellisessä tiedekunnassa, osoitteessa Gustaf Hällströmin katu 2 (Exactum, Auditorio CK112). Vastaväittäjänä on British Antarctic Surveyn tohtori John King. Väitöksen englanninkielinen otsikko on "Factors controlling the surface energy budget over snow and ice".

Lisätietoja:

Tutkija Roberta Pirazzini, puh. (09) 1929 4138, roberta.pirazzini@fmi.fi