Tiedotearkisto: 2012

Väitös ilmakehän aerosolien kokojakaumasta

2.11.2012 8:39

Ilmatieteen laitoksen tutkija Toni Viskari väittelee perjantaina 9. marraskuuta aiheenaan aerosolien kokojakauman mittaaminen.

Kuva: Eija Vallinheimo

Kuva: Eija Vallinheimo

Aerosolit ovat kaasussa leijuvia hiukkasia, jotka koostuvat kiinteistä tai nestemäisistä aineksista. Ilmakehässä olevat aerosolit vaikuttavat ympäristöön ja yhteiskuntaan monilla tärkeillä tavoilla.

Aerosolien kokonaisvaikutus riippuu hiukkasten kokoriippuvaisista ominaisuuksista, joita kuvataan aerosolikokojakaumilla. Koska aerosolihiukkasten halkaisijat ovat muutamasta nanometreistä kymmeniin mikrometreihin, mikään yksittäinen mittalaite ei pysty mittamaan näin laajaa kokojakauma-aluetta. Aerosolikokojakaumien arvioiminen useista samanaikaisista mittauksista on ajankohtainen haaste aerosolifysikaalisessa tutkimuksessa. Nykyisin käytetyt menetelmät eri havaintojen yhdistämiseen vaativat päällekkäisten mittausten muokkausta ja eivät huomio kunnolla mittauksiin liittyviä epävarmuuksia.

Viskarin väitöksessä esitellään Laajennettu Kalman Filtteri (EKF) lupaavana menetelmänä arvioida aerosolien numeropitoisuuskokojakaumia lukuisista samanaikaisista mittauksista. Tämän tekemä arvio lukumääräkokojakaumasta hyödyntää myös aikaisempiin kokojakaumiin ja tunnettuihin mikrofysikaalisin prosesseihin perustuvaa ennustetta. Arvio perustuu eri tietolähteiden luotettavuuksiin. Virheiden väliset riippuvuudet rajaavat ennusteen jatkuvaksi yli sekä ajan että hiukkaskoon.

Menetelmää testattiin mittauksilla hyvin erilaisista mittalaitteista, jotka perustuvat sähköiseen liikkuvuuteen, aerodynaamiseen liikkuvuuteen ja valon sirontaan. Väitöksessä esitelty EKF- sovellus sisältää lukuisia yksinkertaistuksia, mutta tulokset olivat varsin positiivisia. Arvio sopi suhteellisen hyvin kaikkiin valittuihin mittauksiin ja silotti kokojakaumaa yli ajan ja halkaisijan. Hiukkaskoot, jotka ovat isompia kuin neljä mikrometriä, aiheuttavat menetelmällä kuitenkin ongelmia johtuen mittauksiin ja dynaamisiin malliin liittyvistä haasteista tuolla kokoalueella. EKF-sovellus vaikuttaa vähentävän mittaushälyn vaikutusta arvioon, mutta reagoi viiveellä suurin muutoksiin kokojakaumassa.

Vuonna 1982 syntynyt Viskari on kotoisin Helsingistä. Ylioppilastutkinnon hän suoritti Helsingin matematiikkalukiossa. Meteorologian opintonsa, maisterintutkintonsa sekä jatko-opintonsa hän on suorittanut Helsingin yliopistossa.
Vastaväittäjänä toimii Tohtori Wolfram Birmili Saksasta. Hän on pitkän linjan aerosolitutkija, jolla on kattava kokemus aerosolimittauksista ja data-analyyseistä.

Toni Viskari väittelee 9.11.2012 kello 12 Helsingin yliopiston matemaattis-luonnontieteellisessä tiedekunnassa aiheesta "Estimating particle number size distributions from multi-instrument observations with Kalman Filtering". Väitöstilaisuus järjestetään osoitteessa Physicum, auditorio D101, Gustaf Hällströminkatu 2 A, Helsinki.

Lisätietoja:

Toni Viskari, puh. 050 380 2778, toni.viskari@fmi.fi