Tutkimusta kolmella toimialalla

Meteorologian ja meritieteen tutkimusohjelmassa tehdään meteorologista, ilmakehätieteellistä ja fysikaalista meritieteellistä perus- ja soveltavaa tutkimusta. Tutkimuskohteina ovat muun muassa eri aikaskaalojen ennustemallit, tutkimusaloihin liittyvät tieteelliset sovellukset ja kaukokartoitushavainnot sekä ilmastonmuutoksen vaikutukset ja niihin sopeutuminen.
 
Ilmastontutkimusohjelmassa tehdään ilmastojärjestelmän eri osiin liittyvää perus- ja soveltavaa tutkimusta. Tutkimuksen kohteina on erityisesti mennyt, nykyinen ja tuleva ilmasto sekä ilmakehän koostumus ja sen vaikutukset ilmastonmuutokseen ja ilmanlaatuun. Osa ohjelman työntekijöistä työskentelee Kuopion toimipisteessä.
 
Avaruus- ja kaukokartoituskeskus vastaa polaarialueiden ja lähiavaruuden tutkimuksesta ja toimintaan liittyvästä teknologian kehittämisestä. Tutkimuksen kohteina ovat erityisesti arktinen tutkimus sekä kaukokartoitus, uudet havaintomenetelmät ja avaruus. Avaruus- ja kaukokartoituskeskukseen kuuluvat Arktinen avaruuskeskus ja Sodankylän toimipiste.

Tiedeuutiset

Vuosittain julkaisemme noin 300 kansainvälisesti ennakkotarkastettua julkaisua.

Tiedeuutisissa kertomme Ilmatieteen laitoksen tutkimuksista ja niiden tärkeimmistä tuloksista kansantajuisesti.

« Takaisin

Pilvien ja aerosolihiukkasten vuorovaikutuksen tutkimuksessa uusi edistysaskel

Pilvien ja aerosolihiukkasten vuorovaikutuksen tutkimuksessa uusi edistysaskel

Tietämys ilmakehän pienhiukkasista eli aerosoleista kasvaa vähitellen. Tuore tutkimus vastaa aerosolien ja pilvipisaroiden vuorovaikutusta koskevaan kysymykseen. Nature-lehdessä julkaistussa tutkimuksessa on pystytty osoittamaan, että pilvien tiivistymisytiminä toimivien aerosolien aiheuttama pintajännityksen aleneminen tehostaa pilvimuodostusta.

Jotta globaalia ilmastonmuutosta voitaisiin selittää, täytyy ymmärtää aerosolihiukkasten vuorovaikutus pilvien kanssa nykyistä täsmällisemmin. Aerosolien vaikutus ilmastonmuutokseen on vielä nykyäänkin ilmastonmuutoksen suurin epävarmuustekijä. Toisin kuin kasvihuonekaasut, aerosolit viilentävät ilmastoa, mutta arvio niiden jäähdyttävästä vaikutuksesta on vieläkin melko epätarkka. Se tiedetään, että aerosolit muodostavat pilvipisaroita ja pilvet vaikuttavat ilmakehän säteilytasapainoon. Tutkijat ovat jo vuosia halunneet kiivaasti selvittää, mitkä tekijät vaikuttavat pilvipisaroiden muodostumiseen. Nyt Naturessa julkaistu tutkimus vie tutkimusta jälleen eteenpäin.

Jokainen pilvipisara pitää sisällään vähintään yhden aerosolihiukkasen eli ne tarvitsevat ns. tiivistymisytimen. "Pääasiana on ollut selvittää, millaiset aerosolihiukkaset lopulta päätyvät pilvipisaroiksi ja millaiset eivät", Laaksonen tiivistää. "Veden korkea pintajännitys aiheuttaa osaltaan sen, että kovin pienet hiukkaset eivät yleensä ole tehokkaita tiivistysytimiä. Tilanne kuitenkin muuttuu, jos hiukkaset sisältävät riittävästi pintajännitystä alentavia aineita."

Osa pienhiukkasista muita tehokkaampia pilviytimiä

Vuonna 1999 Naturessa julkaistussa artikkelissa havaittiin, että kun sumuvettä oli kerätty suuri määrä astiaan, veden sisältämät orgaaniset aineet alensivat pintajännitystä tehokkaasti, mistä pääteltiin pintajännityksen alenemisen vaikuttaneen myös sumupisaroiden muodostumiseen. Ilmatieteen laitoksen ja Itä-Suomen yliopiston professori Ari Laaksonen tutkimusryhmineen kuitenkin huomasi tuloksissa ajatusvirheen, jota artikkelin kirjoittaneet tutkijat eivät olleet ottaneet huomioon. "Pintajännitystä alentavat aineet eli surfaktantit tietenkin vaikuttavat veden pinnalla. Jos laboratorioastiassa oleva vesi jaetaan pienenpieniksi pisaroiksi, kasvaa veden pinta-ala valtavasti. Tällöin orgaanisten aineiden pitoisuus vesipinnalla alenee niin paljon, että ne eivät enää välttämättä vaikutakaan pintajännitykseen kovin paljon", Laaksonen kertoo. "Teoreettiset laskelmat kuitenkin kertoivat, että eräänlaiset super-surfaktantit voisivat vaikuttaa pilvipisaroiden muodostumiseen. Tällaisia aineita ei ilmakehän hiukkasista ole kuitenkaan tähän mennessä löydetty".

Nyt julkaistussa tutkimuksessa löydettiin Pohjois-Atlantilla tehdyissä mittauksissa pienhiukkasia, jotka olivat erittäin tehokkaita pilviytimiä. Hiukkaset koostuivat sulfaatista ja orgaanisista aineista, eikä niiden vaikutusta pilvenmuodostukseen kyetty selittämään muuten kuin pintajännityksen alenemisella. Vaikka hiukkasten sisältämiä orgaanisia molekyyleja ei kyetty tunnistamaan tarkasti, saatiin mittauksista riittävästi informaatiota ilmiön mallintamiseen. Näin saatiin selvitettyä, että pisaroiden faasiseparaation takia pisara jakautuu kahteen osaan, jolloin ainoastaan pisaran pinnalla on orgaanisia aineita. Tämä alentaa pintajännitystä riittävästi, minkä seurauksena tiivistymisydin kasvaa helpommin pilvipisaraksi.  "Näin on voitu vahvistaa, että joissakin tapauksessa pintajännityksen aleneminen auttaa hiukkasia tulemaan pilvipisaroiksi. Pilvipisaroita voi tällöin syntyä jopa moninkertaisesti ilmastomallien nykytietoihin verrattuna. Seuraavaksi aletaan selvittää löydetäänkö tämä ilmiö eri puolilta maailmaa ja miten nämä uudet tiedot vaikuttavat ilmastonmuutoksen mallinnukseen", Laaksonen toteaa.

Lisätietoja:

Tutkimusprofessori Ari Laaksonen, puh. 040 513 7900, ari.laaksonen@fmi.fi

 

https://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature22806.html

Surface tension prevails over solute effect in organic-influenced cloud droplet activation
Jurgita Ovadnevaite, Andreas Zuend, Ari Laaksonen, Kevin J. Sanchez, Greg Roberts, Darius Ceburnis, Stefano Decesari, Matteo Rinaldi, Natasha Hodas, Maria Cristina Facchini, John H. Seinfeld & Colin O' Dowd Nature (2017) doi:10.1038/nature22806


Lisää tiedeuutisia arkistossamme

Yhteyshenkilöt

Tieteellinen johtaja Ari Laaksonen
puh. 029539 5530

Meteorologia ja meritiede:
Toimialajohtaja Sami Niemelä
puh. 029 539 4172

Ilmastontutkimus:
Toimialajohtaja Hannele Korhonen
puh. 029 539 2135

Avaruus- ja kaukokartoitus:
Toimialajohtaja Jouni Pulliainen
puh. 029 539 4701

Tiedeuutiset:
viestintäasiantuntija Eija Vallinheimo
puh. 029 539 2231