Ilmakehän mallinnus

Ilmakehän pienhiukkaset vaikuttavat ilmastonmuutokseen kahdella tavalla: ne heijastavat auringonvaloa takaisin avaruuteen ja osallistuvat pilvien muodostumiseen. Pienhiukkaset sekä niistä muodostuneet pilvet hillitsevät planeettamme lämpenemistä, mutta vielä ei tiedetä tarkasti viilentävän vaikutuksen suuruutta. Ilmastovaikutustensa lisäksi pienhiukkaset heikentävät ilmanlaatua ja niiden on arvioitu aiheuttavan yli 4 miljoonaa ennenaikaista kuolemaa vuosittain. Ilmastonmuutoksella ja ilmanlaasulla on merkittäviä vaikutuksia elämiimme ja sen vuoksi mallinnusryhmämme tutkimuksessa keskitytään ilmakehän pienhiukkasiin, niiden vaikutukseen pilviin ja sitä kautta ilmastoon. Ryhmän jäsenet käyttävät mm. ECHAM- ja UCLALES-malleja tutkiessaan pienhiukkasten ilmastovaikutuksia ja vuorovaikutusta pilvien kanssa.

Tämänhetkisiä tutkimusaiheita ovat muun muassa:       

  • Luonnollisten pieniukkasten rooli ilmastonmuutoksessa
  • Luonnollisten päästöjen kuvauksen parantaminen ilmakehämalleissa
  • Pilvien kuvauksen parantaminen LES- ja GCM-malleissa

 

 

Hanke-esittely: RECON (REfining Climate effects Of anthropogenic and Natural aerosol)

Luonnollisten ja ihmisperäisten aerosolien osuus ilmastovaikutuksiin

Hankkeessa selvitetään miksi pienhiukkasten säteilypakote kasvaa lämpötilan noustessa havumetsävyöhykkeellä ja arvioidaan onko tällä kasvulla merkitystä ilmastonmuutoksen kannalta. Tutkimuksessa hyödynnetään AATSR-instrumentilla tehtyjä satelliittihavaintoja hiukkasten määrästä ja maanpinnan lämpötilasta sekä ECHAM-HAMMOZ-ilmastomallia.

Biogeeniset hiiliyhdisteet sekä antropogeeniset ilmansaasteet muodostavat ilmakehään hiukkaskerroksen, joka viilentää ilmastoa. Ne vaikuttavat myös pilvien ominaisuuksiin muuttaen niin siten, että ne heijastavat auringonvaloa entistä enemmän takaisin avaruuteen. Tästä seuraa, että nämä yhdisteet vähentävät kasvihuonekaasujen lämmittävää vaikutusta. Viimeaikaiset laboratoriokokeet ovat osoittaneet, että biogeenisten hiiliyhdisteiden ilmastovaikutus saattaa olla paljon voimakkaampi kuin aiemmin on arvioitu. Tässä tutkimuksessa testaamme koko ilmakehää kuvaavalla aerosoli-kemia-ilmastomallilla, voidaanko nämä laboratiossa saadut havainnot yleistää koskemaan koko maapallon ilmakehää. Arvioimme myös, miten paljon viilentävästä vaikutuksesta aiheutuu biogeenisistä hiiliyhdisteistä ja miten paljon ihmisperäiset saasteet siihen vaikuttavat.
 

Hanke-esittely: COLDCLOUD (Supercooled Water in Mid-level Mixed-Phase Clouds: Microphysics, Dynamics and Global Radiation Balance)

Alijäähtynyt vesi ilmakehän keskipilvissät: mikrofysiikka, dynamiikka ja globaali säteilytasapaino.

Ilmakehän keskipilvet muodostuvat alijäähtyneistä pilvipisaroista sekä jääkiteistä. Havaintojen perusteella näiden pilvien yläosassa on usein kerros, jossa on ainoastaan alijäähtyneitä pisaroita, eikä laisinkaan jääkiteitä. Pilvipisaroiden lukumääräpitoisuus on yleensä paljon suurempi kuin jääkiteiden, ja tästä syystä ohuenkin pisarakerroksen optinen paksuus voi olla suurempi kuin fyysisesti selkeästi paksumman jääkidepilven. Ilmakehämalleissa käytetty pystyresoluutio on sen verran huono, että pilvien pystyrakennetta ei pystytyä kuvaamaan, ja siitä syystä simulaatioissa pilvet jäätyvät liian nopeasti. Tässä projektissa kehitämme uusia menetelmiä pystyresoluution huomioimiseksi ilmakehämalleissa. Uusia työkaluja käyttämällä arvioimme, miten suuri vaikutus pilvien olomuodon tarkalla esittämisellä on ilmakehän säteilytasapainoon, sekä selvitämme miten paljon ilmakehän aerosolihiukkaset voivat muuttaa näiden pilvien ominaisuuksia.

 

Henkilöstö:

Harri Kokkola, FT, dos., erikoistutkija, ryhmäpäällikkö

Ali Afzalifar, TkT, tutkija
Innocent Kudzotsa, FT, tutkija
Thomas Kühn, FT, tutkija
Anton Laakso, FT, tutkija
Tero Mielonen, FT, dos., erikoistutkija (twitter: @tmielone)
Juha Tonttila, FT, tutkija

 

Ryhmän tuoreimmat tiedeuutiset:

Pienhiukkasten ilmastovaikutuksia pystytään arvioimaan entistä tarkemmin – aerosolimallista julkaistiin uusi versio

Uusi malli antaa entistä tarkempaa tietoa orgaanisten pienhiukkasten muodostumisesta

Säteilysumujen mikrofysiikan tarkempi kuvaus parantaa sumuennusteita

Kasvien tuottamat kaasumaiset päästöt viilentävät ilmastoa Kaakkois-Yhdysvalloissa

Ilmatieteen laitos mukana kehittämässä uutta ilmastomallia

Oletus jääkiteiden samankaltaisuudesta voi johtaa suurin virheisiin satelliiteista tehdyistä pilvihavannoissa

Uusia menetelmiä nanokokoisten hiukkasten kasvun määrittämiseen ilmakehässä

Lisätietoja

Ryhmäpäällikkö:
Harri Kokkola, erikoistutkija
harri.kokkola@fmi.fi
puh. 029539 2148
gsm 050 433 0312