Tiedotearkisto: 2010

Väitös: Vedyllä on merkittävä maadepositio ja vuodenaikaisvaihtelu

30.3.2010 10:40

Kuva: Eija Vallinheimo

Ilmatieteen laitoksen tutkija Marko Lallo väittelee 31. maaliskuuta. Väitöskirjatutkimuksessa havaittiin maadeposition olevan vedyn merkittävin poistumistie ilmakehästä. Maakosteus ja lämpötila sekä lumipeite vaikuttavat siihen huomattavasti.

Vety on energianlähteenä ympäristöystävällinen vaihtoehto, jos se tuotetaan käyttämättä fossiilisia polttoaineita. Vetyä muodostuu ilmakehässä auringonvalon vaikutuksesta mm. metaanista. Laajat suo- ja kosteikkoalueet sekä esimerkiksi merien pohjat ovat luonnollisia metaanin päästölähteitä. Vetylähteitä ovat bensiinikäyttöisten ajoneuvojen pakokaasut. Ilmakehän vety vaikuttaa metaanin ja otsonin pitoisuuteen ilmakehässä ja siksi se on epäsuora kasvihuonekaasu. Edellä mainittujen tekijöiden vuoksi vedyn ilmakemialliset reaktiot ovat viime vuosikymmenen aikana olleet tieteellisen kiinnostuksen kohteena. Vedyn pitoisuus ilmakehässä ja sen lähteiden ja nielujen voimakkuudet ovat olleet vähäisessä määrin tunnettuja.

Maadepostiolla havaittiin vuodenaikaisvaihtelu
Marko Lallon väitöskirjatutkimuksessa havaittiin vedyn maadeposition vuodenaikaisvaihtelu. Tutkimuksessa havaittiin, että maakosteus ja -lämpötila sekä pysyvä lumipeite vaikuttivat merkittävästi vedyn depositionopeuteen. Tutkimuksessa esitetyt tulokset lumipeitteen vaikutuksesta olivat ensimmäiset aiheesta julkisesti esitetyt tulokset. Vedyn kiertokulussa sitä poistuu ilmakehästä lähinnä maanpintakerroksiin, jossa mikrobeista peräisin olevat vapaat entsyymit kuluttavat sitä. Tutkimuksissa havaittiin vedyn maanielun olevan suurimmillaan kesä- ja syyskuukausina. Kun veden haihdunta maasta voimistuu, sitä poistuu maahuokosista. Ilmiö aiheuttaa alhaisen maan kosteuden ja lisää maanielun voimakkuutta. Talvikuukausina ja pysyvän lumipeitteen aikana vedyn maanielu on heikompi jäätymisen tai maanpinnan korkean kosteuspitoisuuden vuoksi. Tutkimuksissa on havaittu ilmakehässä lumisena aikana korkeampia vedyn pitoisuuksia kuin lumettomana aikana.
Tutkimuksissa arvioitiin myös liikenteen aiheuttamat vetypäästöt perustuen vedyn ja häkäkaasun ilmapitoisuuksien muutoksiin erityisesti aamuruuhkan aikaan. Häkäkaasun päästötilastojen ja ajoneuvotilastojen perusteella arvioitiin liikenteen aiheuttama vetypäästö. Vedyn elinaika on riittävän pitkä, joten myös kaukokulkeutuminen havaittiin. Tutkimuksen tulokset edistävät ilmakehän prosessien parempaa tuntemista. Tuloksia voidaan hyödyntää etsittäessä korvaavia vaihtoehtoja fossiilisille polttoaineille.

Marko Lallon väitöstutkimuksessa keskityttiin erityisesti vedyn maadepositioon ja vedyn pitoisuuksiin ilmakehässä ja erityisesti sen muutoksiin. Tutkimusmenetelminä olivat kammiomittaukset sekä jatkuvatoimiset pitoisuuksien mittaukset. Vedyn lisäksi mitattiin häkäkaasua, metaania ja radonia. Laskennallisesti vedyn depositionopeuksia arvioitiin kaksiulotteisen mallin avulla ja menetelmällä, jossa depositionopeutta arvioitiin radonin pitoisuuksien perusteella. Vedyn ilmapitoisuuksia mitattiin sekä eteläisessä, että pohjoisessa Suomessa. Saatuja laskennallisia tuloksia verrattiin kammiomittausten perusteella määritettyihin depositionopeuksien arvoihin ja saadut tulokset olivat lähellä toisiaan.

Marko Lallo on syntynyt vuonna 1971 Jyväskylän maalaiskunnassa. Hän on kirjoittanut ylioppilaaksi Joutsenon lukiosta vuonna 1990. Marko Lallo väittelee 31.3. klo 12 Physicumin salissa D101, osoitteessa Gustav Hällströmin katu 2 A, Helsinki. Vastaväittäjänä on emeritusprofessori Pertti Hari Helsingin yliopistosta. Väitöksen otsikko on Hydrogen soil deposition and atmospheric variations in the boreal zone / Vedyn maadepositio ja ilmakehälliset muutokset boreaalisella vyöhykkeellä.

Lisätiedot:
Tutkija Marko Lallo, puh (09) 1929 5599, marko.lallo@fmi.fi

Ilmatieteen laitoksen tiedotteet ovat saatavilla myös RSS-syötteenä osoitteesta http://ilmatieteenlaitos.fi/tiedotteet/rss.