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
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.
Kraftiga åskskurar orsakar lokalt vindskador under de närmaste timmarna i Kajanaland och Kuusamo29.6.2024 14:34:19 EEST | Tiedote
Meteorologiska institutet har lördagen den 29.6 kl 14.00 utfärdat ett myndighetsmeddelande om kraftiga åskskurar i Kajanaland och i Kuusamo. I Kajanaland och i Kuusamo förekommer under de närmaste timmarna kraftiga åskskurar som väntas att orsaka vindskador lokalt. Lösa föremål rekommenderas att skyddas eller tas in. Det uppmanas att hålla sig inomhus under åskan. Utomhus bör man akta sig för fallande träd och till fallna ellinjer. Man ska inte ringa nödnumret 112 på grund av strömavbrott eller fallna träd. Nödnumret bör användas endast i akuta nödsituationer när liv, hälsa, egendom eller miljö är i fara. Mer information: Varningar
Voimakkaat ukkoskuurot aiheuttavat paikoin tuulivahinkoja lähituntien aikana Kainuussa ja Kuusamossa29.6.2024 14:16:57 EEST | Tiedote
Ilmatieteen laitos on antanut tilanteesta viranomaistiedotteen.
Säärintama ukkosineen pyyhkäisee helteet mennessään28.6.2024 15:23:48 EEST | Tiedote
Suomeen saapuu lännestä kylmä rintama ja ukkosia myöhään tänään ja ensi yönä. Erityisesti lounaassa rintaman ylitykseen liittyy rankkasateen mahdollisuutta, kun taas lauantai-iltapäivänä idässä ja pohjoisessa ukkosiin voi liittyä voimakkaita puuskia.
Juhannuksena monin paikoin poutaa ja tavanomaisia lämpötiloja19.6.2024 12:36:25 EEST | Tiedote
Lämpimintä ja aurinkoisinta on maan lounaisosassa. Maastopalovaroitus voi rajoittaa kokkojen polttamista.
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