Satelliittihavainnot paljastavat metaanipitoisuuden vuodenaikaisvaihtelun pohjoisilla leveysasteilla

Metaani on hiilidioksidin jälkeen merkittävin ihmisten toiminnasta aiheutuva kasvihuonekaasu, ja sen pitoisuus ilmakehässä vaihtelee vuodenaikojen mukaan. Ilmatieteen laitoksen tutkija Ella Kivimäki arvioi väitöskirjassaan GOSAT- ja TROPOMI-satelliittien tuottamien metaanihavaintojen tarkkuutta, TROPOMI-havaintojen soveltuvuutta päästölähteiden arviointiin käänteismallinnuksen avulla sekä taustatekijöitä pitoisuuden vaihtelun taustalla keskittyen pohjoisiin leveysasteisiin.

Tulokset osoittivat, että koko ilmakehän yli keskiarvotetussa metaanipitoisuudessa on selkeä vuodenaikaisvaihtelu: pitoisuus on matalimmillaan keväällä tai alkukesästä ja korkeimmillaan talvella. Vaihtelun taustalla ovat erityisesti metaanin kemiallinen hajoaminen ilmakehässä sekä lumipeitteen vaikutus sekä maata eristävänä että maaperää kastelevana tekijänä.

“Satelliittihavaintojen avulla voimme paitsi seurata metaanipitoisuuden muutoksia laajoilla alueilla, myös parantaa ymmärrystä siitä, mitkä prosessit vaikuttavat sen kausivaihteluun”, Ella Kivimäki sanoo.

Satelliittien havainnot tukevat päästölähteiden arviointia

TROPOMI-satelliitti tarjosi laajemman alueellisen ja ajallisen kattavuuden kuin GOSAT-satelliitti. Molempien satelliittien havaintojen tarkkuus pohjoisilla leveysasteilla oli lähellä maailmanlaajuista keskiarvoa. Sen sijaan havaintojen hajonta oli pohjoisilla alueilla suurempi kuin globaalisti.

TROPOMI-havaintoja hyödynnettiin käänteismallinnuksessa, jossa havaittiin vuodenaikaan liittyviä virheitä, joilla voi olla merkittävä vaikutus päästöarvioihin. Päivitetyt laskenta-algoritmit paransivat havaintojen tarkkuutta ja vähensivät näitä virheitä. Satelliittihavainnot auttoivat myös erottamaan toisistaan aiempaa paremmin luonnolliset ja ihmisten toiminnasta syntyvät päästöt. Väitöskirjatutkimus vahvistaa, että satelliittihavainnot ovat keskeinen tietolähde metaanipitoisuuden ajallisen ja alueellisen vaihtelun ymmärtämisessä.

Tulokset tarjoavat tukea niin ilmastotutkimukselle kuin päästöjen seurannalle ja päätöksenteolle – erityisesti alueilla, joilta ei ole kattavaa maanpintahavaintoverkostoa.

Väitöstyö tarkastetaan Helsingin yliopistossa 5.9.2025

Ella Kivimäen väitöstyö "Evaluation and analysis of satellite-based methane observations at high Northern latitudes" tarkastetaan Helsingin yliopiston matemaattis-luonnontieteellisessä tiedekunnassa perjantaina 5.9.2025 kello 12 alkavassa tilaisuudessa.

Väitöstilaisuus järjestetään Kumpulan kampuksella Physicum-rakennuksen salissa E204 osoitteessa Gustaf Hällströmin katu 2, Helsinki.

Kustoksena toimii Timo Vesala ja vastaväittäjä on Julia Marshall Saksan ilmailu- ja avaruuskeskuksesta (German Aerospace Center, DLR).