Väitöstutkimus toi uutta tietoa satelliittihavaintojen tulkintaan liittyvistä epävarmuuksista
Väitöstyössä tarkasteltiin tilastollisia käänteisongelmia eli inversio-ongelmia satelliittihavaintojen tulkinnassa. Sovelluskohteina olivat ilmakehän pienhiukkaset eli aerosolit ja otsonipitoisuuden pystysuuntainen jakauma eli otsoniprofiili. Väitöstutkimuksessa keskityttiin epävarmuusanalyysiin, joka on tärkeää satelliittihavaintojen hyödyntämisen ja laskenta-algoritmin kehittämisen kannalta.
Ilmakehän kaukokartoituksessa inversio-ongelmaa ratkaistaessa tehdään yksinkertaistuksia ja oletuksia ilmakehästä, jotka vaikuttavat ratkaisun epävarmuuteen.
Tutkimuksessa inversio-ongelmaa ratkaistiin Bayesin kaavaan perustuvilla algoritmeilla, jotka hakevat parhaiten satelliittimittausta vastaavaa ilmakehän tilaa. Väitöstutkimuksessa tuotettiin realistisempi epävarmuusarvio lasketulle aerosolin optiselle paksuudelle (AOD), eli pienhiukkasmäärälle ottaen huomioon suoran mallin epävarmuudet. Tutkimuksessa huomioitiin epävarmuus liittyen sopivimman optisen aerosolimallin valintaan algoritmissa.
Bayesilaisella lähestymistavalla saatiin työkaluja ratkaisun epävarmuuden tarkasteluun
Väitöstyössä kehitettiin uudenlaista Bayes-päättelyyn perustuvaa satelliittihavaintoja hyödyntävää menetelmää, jossa parhaiten mittaukseen sopivien aerosolimallien valinta tehtiin niin kutsuttuun uskottavuusarvoon perustuen. Lisäksi sovellettiin bayesilaista mallien keskiarvoistamiskaavaa, jolla laskettiin parhaiten sopivien mallien yhteisvaikutus tulokseen. Mallivirhettä arvioitiin empiirisesti pohjautuen mallin ja mittauksen eroihin sekä hyödynnettiin Gaussisia prosesseja mallintamaan aallonpituusriippuvan mallivirheen rakennetta.
Tutkimuksessa sovellettiin menetelmää kahden eri satelliitti-instrumentin, OMI ja TROPOMI, havaintoihin ja verrattiin tuloksena olevaa AOD arviota aerosolin maanpintamittaukseen. Mallivirheen huomioiminen ja mallin valinnan vaikeus heijastuivat tuloksena olevan AOD arvion epävarmuuteen.
Väitöskirjassa osana epävarmuustarkastelua arvioitiin myös operatiivisen satelliittituotteen otsoniprofiilien laatua ajallisesti, leveyspiireittäin ja ilmakehän eri kerroksissa. Tutkimuksessa verrattiin GOME-2/Metop-A instrumentin otsoniprofiileja vuosilta 2008–2011 kolmen eri satelliitin tietoihin. Tulosten perusteella saatiin arvio satelliittialgoritmin toimivuudesta liittyen instrumentin käyttöikään sekä viitteitä mahdollisista parannuskohteista.
Tutkimuksen tuloksia voidaan esimerkiksi hyödyntää satelliittialgoritmin jatkokehittämisessä ja tulosten epävarmuustarkastelussa.
Väitöstyö tarkastetaan Helsingin yliopistossa 13.6.
Anu Kaupin väitöskirja "Bayesian Model Selection, Averaging and Discrepancy in Satellite Remote Sensing of Atmospheric Constituents" tarkastetaan torstaina 13.6.2024 kello 13 Helsingin yliopiston matemaattis-luonnontieteellisessä tiedekunnassa.
Väitöstilaisuus järjestetään osoitteessa Physicum, auditorio E204, Gustaf Hällströmin katu 2, Helsinki.
Vastaväittäjänä on professori Aku Seppänen Teknillisen fysiikan laitokselta Itä-Suomen yliopistosta ja kustoksena toimii professori Samuli Siltanen Helsingin yliopistosta.
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
tutkija Anu Kauppi, Ilmatieteen laitos, p. 050 380 3295, anu.kauppi@fmi.fi
Linkit
Tietoja julkaisijasta
Ilmatieteen laitos havainnoi ja tutkii ilmakehää, lähiavaruutta ja meriä. Lisäksi se tuottaa palveluita säästä, merestä, ilmastosta, ilmanlaadusta ja lähiavaruudesta yleisen turvallisuuden, elinkeinoelämän ja kansalaisten tarpeisiin. Osoitteessa ilmatieteenlaitos.fi voit tutustua meihin paremmin.
Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Ilmatieteen laitos
Kova tuuli voi aiheuttaa vahinkoja ja nopeuttaa maastopalojen leviämistä tiistaina19.5.2025 12:08:38 EEST | Tiedote
Viikko alkaa lämpimänä, mutta keskiviikkona kylmä virtaus viilentää säätä. Viikon edetessä sää muuttuu epävakaisemmaksi, ja pohjoisessa voi tulla räntä- ja lumisateita.
Kaikki myrskyt eivät ole samanlaisia: myrskyn suunta ja puuska-alue vaikuttavat sähköverkon vahinkojen määrään15.5.2025 11:21:07 EEST | Tiedote
Matalapainemyrskyt ja niihin liittyvät kovat tuulet aiheuttavat Suomessa eniten sähkökatkoja. Tuoreessa tutkimuksessa selvitettiin, miten myrskyt vaikuttavat Suomen sähköverkkoon ja millaisia ominaisuuksia tuhoisimmilla myrskyillä on. Tulokset auttavat varautumaan myrskyjen vaikutuksiin entistä paremmin.
AGCLIMATE-forskningsprojektet utvecklar lösningar för att mäta och minska växthusgasutsläpp från jordbruksmark8.5.2025 13:11:57 EEST | Pressmeddelande
Business Finland har beviljat finansiering till forskningsprojektet AGCLIMATE, som utvecklar vetenskapsbaserade lösningar för att mäta och minska växthusgasutsläpp från åkermark. På så sätt skapas nya affärsmöjligheter för klimatvänliga produkter och tjänster.
AGCLIMATE-tutkimushankkeessa kehitetään ratkaisuja maatalousmaiden kasvihuonekaasupäästöjen mittaamiseen ja vähentämiseen8.5.2025 13:11:57 EEST | Tiedote
Business Finland on myöntänyt rahoituksen AGCLIMATE-hankkeelle, jossa kehitetään ratkaisuja peltojen kasvihuonekaasupäästöjen mittaamiseen ja vähentämiseen tieteeseen perustuvin keinoin. Näin luodaan uusia liiketoimintamahdollisuuksia ilmastoystävällisille tuotteille ja palveluille.
AGCLIMATE project develops solutions to measure and reduce greenhouse gas emissions from agricultural lands8.5.2025 13:11:57 EEST | Press release
Business Finland has granted funding for the AGCLIMATE project, which develops science-based solutions to measure and reduce greenhouse gas emissions from agricultural fields. The project creates new business opportunities for climate-friendly products and services.
Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme