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
Merijään ilmastoa jäähdyttävä vaikutus pienenee sen pinta-alaa nopeammin17.7.2024 16:11:44 EEST | Tiedote
Kiihtyvä napa-alueiden merijääpeitteen sulaminen vähentää sen jäljellä olevaa jäähdytystehoa, mikä osaltaan edistää ilmaston lämpenemistä.
Ilmansaasteita mittaava suomalais-hollantilainen OMI-satelliittimittalaite toiminut avaruudessa jo ennätykselliset 20 vuotta12.7.2024 10:05:09 EEST | Tiedote
Maanantaina 15.7.2024 tulee kuluneeksi tasan 20 vuotta siitä, kun suomalais-hollantilanen Ozone Monitoring Instrument (OMI) laukaistiin avaruuteen Nasan EOS-Aura satelliitin kyydissä kolmen muun ilmakehää havainnoivan mittalaitteen kanssa.
Viimeiset 12 kuukautta olleet globaalisti 1,5 astetta lämpimämpiä esiteolliseen aikaan verrattuna8.7.2024 05:00:00 EEST | Tiedote
Maapallon keskilämpötila ollut viimeisen vuoden ajan ennätyksellisen korkea.
Kesäkuu alkoi ja päättyi helteisiin, sateita tuli vaihtelevasti1.7.2024 11:57:36 EEST | Tiedote
Kesäkuun alku- ja loppupuolella oli helleputki, suurimmassa osassa maata oli tavanomaista lämpimämpää. Kuukauden sademäärät vaihtelivat paljon alueittain. Kesäkuun salamakeskiarvo ylitettiin jo kuukauden kahtena ensimmäisenä päivänä.
Maanantaina runsaita sateita ja mahdollisesti vaarallista ukkosta30.6.2024 13:54:31 EEST | Tiedote
Lauantaiseen Pekka-rajuilmaan liittyi voimakkaita ukkospuuskia. Maanantaiksi Suomeen saapuva matalapaine tuo uusia sateita ja ukkosia.
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