Väitös: Aerosolihiukkasten kasvulla suuri merkitys ilmastotutkimuksessa
Ilmakehän aerosolihiukkasilla on monenlaisia vaikutuksia ilmastoon mutta myös haitallisia terveysvaikutuksia. Näiden vaikutusten suuruus määräytyy hiukkasten koon ja lukumääräpitoisuuden mukaan. Vastamuodostuneet hiukkaset ovat liian pieniä vaikuttaakseen ilmastoon tai terveyteen. Pienimmät hiukkaset ovat kaikkein alteimpia häviämään yhdistymällä suurempiin hiukkasiin. Sekä hiukkasten muodostumisen että niiden kasvuun vaikuttavien tekijöiden tunteminen on ensiarvoisen tärkeää arvioitaessa ilmakehässä tapahtuvan hiukkasmuodostuksen vaikutusta ilmastoon ja ihmisten terveyteen.
Uusi malli tutkimaan varaustilan muutosta
Väitöskirjan tarkoitus on lisätä tietämystämme sähköisesti varattujen ja neutraalien aerosolihiukkasten dynamiikasta.– Keskityin tutkimuksessa hiukkasten kasvuun ja aerosolin varaustilan muutokseen liittyviin prosesseihin. Tätä tarkoitusta varten kehitettiin uusi malli, Ion-UHMA, joka simuloi neutraalien ja varattujen aerosolihiukkasten dynamiikkaa. Lisäksi johdettiin yksinkertaisia yhtälöitä, joita voidaan käyttää eri prosessien aiheuttaman kasvunopeuden arvioimiseen, Johannes Leppä kertoo. Käyttämällä näitä yhtälöitä uudella mallilla tuotettuun aineistoon väitöskirjassa osoitetaan, että vastamuodostuneen hiukkasjoukon kasvunopeus voi olla selkeästi suurempi, mikäli merkittävä osa hiukkasista on varattuja.
Lisäksi tarkasteltiin kahta data-analyysimenetelmää, joilla on aikaisemmin analysoitu mittauksissa havaittua aerosolin varaustilaa. Näitä menetelmiä testattiin käyttämällä niitä simulaatioista saatuun aineistoon. Testissä havaittiin, että menetelmillä pystyttiin arvioimaan hiukkasten kasvunopeutta ja varattuina muodostuneiden hiukkasten osuutta, mikäli hiukkasten kasvunopeus oli riittävän korkea ja varatut hiukkaset eivät kasvaneet huomattavasti nopeammin kuin neutraalit.
Väitöskirjassa on tutkittu yksityiskohtaisesti neutraalien ja varattujen aerosolihiukkasten dynamiikkaa. –Yhdistämällä tässä työssä tuotettuja analyyttisiä menetelmiä ja tämänhetkisiä kenttä- ja laboratoriomittauksia, voidaan ilmakehän aerosolihiukkasten kasvua ja muodostumista tutkia aikaisempaa perusteellisemmin. Näin voidaan vähentää aerosolihiukkasten ilmastovaikutuksiin liittyviä epävarmuuksia, Leppä toteaa.
Vuonna 1982 syntynyt Leppä on kotoisin Helsingistä. Hän on suorittanut ylioppilastutkintonsa Helsingissä Mäkelänrinteen lukiossa. Teoreettisen fysiikan opintonsa, maisterintutkintonsa ja jatko-opintonsa hän on suorittanut Helsingin yliopistossa.
Johannes Leppä väittelee 23.11.2012 klo 12 Helsingin yliopiston matemaattis-luonnontieteellisessä tiedekunnassa aiheesta "Dynamics of neutral and charged aerosol particles" (Neutraalien ja varattujen aerosolihiukkasten dynamiikka). Väitöstilaisuus järjestetään osoitteessa Physicum, auditorio D101, Gustaf Hällströmin katu 2a. Vastaväittäjänä toimii professori Jyrki Mäkelä Tampereen teknillisestä yliopistosta. Hän on pitkän linjan aerosolitutkija, jolla on kattava kokemus varattujen aerosolihiukkasten dynamiikasta ja mittaamisesta.
Lisätietoja:
Tutkija Johannes Leppä, puh. 050 432 7947, johannes.leppa@fmi.fi