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
Kesän UV-kertymä oli etelässä hieman tavanomaista suurempi, pohjoisessa tavanomaista pienempi ‒ lämpimästä kesästä huolimatta26.9.2024 15:27:32 EEST | Tiedote
Suojautumisraja eli UV-indeksin arvo kolme saavutettiin Etelä-Suomessa kesä-elokuussa lähes joka päivä.
Suomen rannikolla on käynnissä merilämpöaalto13.9.2024 15:45:53 EEST | Tiedote
Itämeren lämpötilat ovat rannikkomittausten perusteella poikkeuksellisen korkeat syyskuulle. Ilmatieteen laitoksen uusi työkalu paljastaa käynnissä olevan merellisen lämpöaallon.
Metaanin satelliittimittaukset kattavat Arktisen alueen ennätyslaajasti ja luotettavasti11.9.2024 10:13:50 EEST | Tiedote
Ilmatieteen laitoksen johtamassa tutkimuksessa metaanin satelliittihavaintojen luotettavuus ja kattavuus Arktisella ja boreaalisella alueella on määritetty ensimmäistä kertaa. Eurooppalainen satelliittimittalaite TROPOMI tekee pohjoisilla alueilla jopa noin seitsemän miljoonaa havaintoa kuukaudessa, ja sen suhteellinen virhe on alle yksi prosenttia. Tutkimuksen tulokset auttavat esimerkiksi ikiroudan metaanipäästöjen tunnistamisessa avaruudesta käsin.
Ilmakehän metaanipitoisuus kasvaa ennätysvauhtia10.9.2024 10:05:19 EEST | Tiedote
Kehitys noudattaa IPCC:n pessimistisimpiä kehitysskenaarioita, joiden mukaan maapallon keskilämpötila nousee yli kolme astetta vuosisadan loppuun mennessä.
Elokuu 2024 sivusi maailmanlaajuista kuukauden lämpöennätystä6.9.2024 05:00:00 EEST | Tiedote
Viimeiset 12 kuukautta ovat olleet mittaushistorian lämpimin 12 kuukauden ajanjakso.
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