Väitös: Itämeren tutkimus onnistuu robottipoijuilla haastavissakin olosuhteissa

19.12.2019 8:42

Tutkija, DI Petra Roihan väitöstyö osoittaa, että meressä ajelehtivilla mittalaitteilla, Argo-poijuilla, saadaan Itämerestä tietoja huomattavasti useammin kuin perinteisillä havaintomenetelmillä. Roiha kehitti väitöstyössään todennäköisyyksiin pohjautuvia kuukausiennusteita, joilla voidaan ennakoida esimerkiksi sinilevätilanteen kehittymistä Itämerellä.

Kuva: Petra Roiha

Kuva: Petra Roiha

Itämeri on olosuhteiltaan ainutlaatuinen merialue, joten myös tutkimusmenetelmät on kehitettävä alueelle sopiviksi. Argo-poijuja on käytetty Itämeren tutkimuksessa vuodesta 2012. Yksi poijujen eduista on se, että ne pystyvät mittaamaan myös erittäin hankalissa olosuhteissa.

Roiha analysoi väitöstyössään poijujen avulla kerättyä dataa meren suolaisuudesta, lämpötilasta ja virtauksista. Tutkimus osoittaa, että dataa voidaan hyödyntää pienen mittakaavan ilmiöiden tutkimuksessa ja pitkäaikaisen seurannan täydentämisessä.

"Esimerkiksi myrskyjen aikana voidaan tehdä tutkimuksia, mikä ei ole mahdollista laivasta tehdyillä mittauksilla. Kerätyn datan avulla voidaan myös vertailla meren lämpötilan ja suolaisuuden muutoksia eri vuosina", Petra Roiha kertoo.

Robottipoijut kommunikoivat kahteen suuntaan. Poijut lähettävät mittausdataa ja sijaintinsa mereltä maihin, poijujen mittaustiheyttä ja syvyyttä voidaan puolestaan säätää maalta käsin. Poijut eivät ole kertakäyttötuotteita: Poijut noudetaan mereltä laivalla huollettaviksi, kun mittaukset on tehty. Huollon jälkeen ne lähetetään uudelleen mittaamaan.

Parviennusteet kertovat mahdollisista merentilan muutoksista

Jotta meressä tapahtuvia muutoksia ymmärretään paremmin ja tuleviin olosuhteisiin pystytään varautumaan, tarvitaan uusia menetelmiä muutosten ennakoimiseksi. Petra Roiha kehitti väitöstutkimuksessaan todennäköisyyksiin pohjautuvia kuukausiennusteita Itämerelle.

Ennusteita kehitettiin käyttämällä Itämeren kolmiulotteista virtausmallia, jolla mallinnettiin myös meriympäristön biogeokemiaa. Ennusteiden soveltuvuutta ja ennustepituutta arvioitiin kumpuamisten ja sinileväkukintojen ennustamiseen Selkämerellä ja Itämeren pääaltaalla.

Tutkimuksessa havaittiin, että kehitetty ennuste soveltuu ennustamaan sinileväkukintojen todennäköisyyttä. Sinileväkukintojen muodostumiseen vaikuttaa meren ravinnetilanteen lisäksi vahvasti myös säätilanne.

"Leväkukintojen määrään vaikuttaa ravinteiden määrä vedessä, mutta todennäköisyyksiä voidaan kehitetyllä menetelmällä arvioida tarkemmin alueellisesti silloin, kun tulevan sään vaikutukset voidaan huomioida", Petra Roiha täsmentää.

Kumpuaminen on tilanne, jossa meren pintakerroksen vesi virtaa pois alueelta ja tilalle nousee syvemmältä vettä, joka yleensä on kylmempää ja ravinteikkaampaa. Kumpuamisen näkyvin vaikutus rannikolla on kesäisin äkillisesti kylmenevät uimavedet. Kumpuamisen merkitys meriympäristön ravinnetilanteelle, ilmakehän ja meren kaasujenvaihdolle sekä aika ajoin jopa paikalliselle säätilalle on myös merkittävä.

"Kumpuamisia voidaan ennustaa kehitetyllä menetelmällä noin 1–2 viikkoa etukäteen", Petra Roiha kertoo.

Väitöstyö tarkastetaan 20.12. Espoossa

DI Petra Roihan vesi- ja ympäristötekniikan alan väitöstyö "Advancements of operational oceanography in the Baltic Sea" tarkastetaan Aalto-yliopiston insinööritieteiden korkeakoulussa perjantaina 20.12.2019 kello 12. Tilaisuus järjestetään osoitteessa Kandidaattikeskus, sali A2, Otakaari 1X, Espoo.

Vastaväittäjänä toimii professori Markus Meier (The Leibniz Institute for Baltic Sea Research, Saksa), kustoksena toimii professori Harri Koivusalo Aalto-yliopiston rakennetun ympäristön laitokselta.

Lisätietoja:

tutkija, DI Petra Roiha, Ilmatieteen laitos, p. 029 539 6506, petra.roiha@fmi.fi

Väitöstyö on saatavilla Helda-palvelussa.