Browsing by department "Fysiikan laitos"
Now showing items 1-20 of 394
-
(2017)Accelerator mass spectrometry (AMS) is a technique developed from mass spectrometry and it is able to measure single very rare isotopes from samples with detection capability down to one atom in 10^16. It uses an accelerator system to accelerate the atoms and molecules to break molecular bonds for precise single isotope detection. This thesis describes the optimization of University of Helsinki's AMS system to detect the rare radioactive isotope 14C from CO2 gas samples. Using AMS to detect radiocarbon is a precise and fast way to conduct radiocarbon dating with minimal sample sizes. Solid graphite samples have been in use before but as the ion source has been adopted to use also gaseous CO2 samples, optimizations must be made to maximize the carbon current and ionization efficiency for efficient 14C detection. Parameters optimized include cesium oven temperature, CO2 flow, carrier gas helium flow and their dependencies with each other. Both carbon current and ionization efficiency is looked at in the optimizations. The results are analyzed and discussed for further optimizations or actual measurements with gas. Ionization occurring in the ion source can be understood better with the results. Standard samples of CO2 were measured to determine the background and precision of the AMS system in gas use by comparing the results with literature. The current system was found to have tolerable background of 1.5% of the standard and the Fraction modern value of actual sample was 2.4% higher than values from literature. Ideas to improve background were discussed. A new theory of negative-ion formation in a cesium sputtering ion source by John S. Vogel is reviewed and taken into account in the discussion of optimization. Utilizing the theory, possible future upgrades to improve the ionization efficiency are presented such as cathode material choices to reduce competitive ionization and cesium excitation by laser.
-
(2015)Fuusioreaktiossa kaksi kevyttä ydintä yhtyy yhdeksi raskaammaksi ytimeksi ja samalla vapautuu energiaa. Fuusioreaktio tarvitsee tapahtuakseen hyvin korkean lämpötilan, minkä seurauksena aine on olomuodoltaan plasmaa. Esimerkiksi fuusioreaktoreissa käytettäväksi suunniteltu vedyn isotooppien deuteriumin ja tritiumin välinen reaktio vaatii tapahtuakseen plasman kuumentamista yli 100 miljoonan kelvinin lämpötiloihin. Tutkituin fuusioreaktorimalli on tokamak, jossa kuumaa plasmaa hallitaan toruksen muotoisessa kammiossa voimakkaiden magneettikenttien avulla. Plasmaa koossapitävästä magneettikentästä huolimatta plasmasta karkaa hiukkasia, jotka lopulta osuvat kammion pinnoille. Yksi tapa kammion pintoihin kohdistuvan lämpö- ja hiukkasvuon pienentämiseksi on suihkuttaa kammioon epäpuhtausatomeja tai -molekyylejä jäähdyttämään reunaplasmaa. Typpi on osoittautunut kiinnostavaksi vaihtoehdoksi tähän tehtävään. Typen kulkeutuminen ja kertyminen reaktorikammion sisällä vaatii kuitenkin vielä lisätutkimuksia. Typen harvinainen isotooppi 15N tarjoaa mahdollisuuden tutkia näitä kysymyksiä. Tyypillisesti tämä tehdään merkkiainekokeiden avulla, jolloin reaktorikammioon suihkutetaan valittua merkkiainetta tunnetuissa olosuhteissa ja kokeen jälkeen selvitetään merkkiaineen jakauma reaktorikammion pinnoilla. Tässä työssä keskityttiin seinätiiliin, jotka on irrotettu ASDEX Upgrade -fuusioreaktorista (AUG) vuosien 2010-2011 koekampanjan jälkeen. Kyseisen koekampanjan lopussa suoritettiin 15N-merkkiainekoe. Työssä tutkittiin tiilistä porattujen näytteiden 15N-pitoisuuksia lentoaika-rekyylianalyysilla (Time Of Flight Elastic Recoil Detection Analysis, TOF-ERDA), ydinreaktioanalyysilla (Nuclear Reaction Analysis, NRA) ja sekundääri-ionimassaspektrometrialla (Secondary Ion Mass Spectrometry, SIMS). Vertailun vuoksi tutkittiin myös 15N:llä implantoituja testinäytteitä. Tutkielman alkuosassa esitellään lyhyesti tokamak-fuusioreaktorin toimintaa, plasman vuorovaikutusta reaktorin seinämän kanssa, typen käyttöä fuusioreaktoreissa, merkkiainekokeita sekä käytetyt mittausmenetelmät. Tutkielma loppuosa keskittyy suoritettuihin mittauksiin, niiden analyysiin ja tuloksiin sekä johtopäätöksiin. Tulosten perusteella mittausmenetelmien välillä on merkittäviä eroja AUG-näytteiden kohdalla, kun taas implantoiduille näytteille erot menetelmien välillä ovat pienet. Erot johtuvat todennäköisesti AUG-näytteiden epätasaisesta pintarakenteesta, minkä seurauksena typen jakauma näytteiden pintakerroksissa vaihtelee. TOF-ERDA:lla tutkittiin näytteistä mahdollisimman sileää pintaa luotettavan analyysin onnistumiseksi. NRA-mittauksissa protonisuihku kohdistui näytteen keskelle suuremmalle pinta-alalle. Suureen alueeseen sisältyy myös karkeampia kohtia, joihin merkkiaineen kertyminen on sileää pintaa suurempaa. Tämän seurauksena NRA:lla saadaan selvästi suurempia tuloksia 15N:n pintatiheydelle kuin TOF-ERDA:lla. Kvadrupolimassaspektrometrissa ilmenneiden ongelmien vuoksi SIMS-mittauksia suoritettiin vain yksi, minkä vuoksi optimaalisten asetusten löytäminen 15N:n mittaamiseen SIMS:llä vaatii vielä lisätutkimuksia.
-
(2017)Studying and modelling the snow distribution processes is important because snow influences the ground, flora, and fauna by affecting among other things the energy balance both in large and small scales and the near-surface atmospheric conditions due to its highly reflective and insulating properties. The aim of the study was to use the spatially distributed high-resolution snow-evolution modelling system SnowModel to simulate the snow conditions in winter 2015-2016 in the Saariselkä region in Northern Finland and assess the model's performance. SnowModel has not been used to study a domain in Finland before, and the model gives information about variables that are hardly measured in Finland, such as snow sublimation. The simulations were first run without snow water equivalent assimilation and then assimilating the available snow water equivalent (SWE) observations. The simulation results show that in the default mode the model needs assimilation and SWE observations, preferably more frequent observations towards the spring, to produce physically sensible results. The domain averaged simulated end-of-winter maximum SWE value of 220 mm was reached on 21 April 2016. The simulated SWE patterns match with known elevation and vegetation dependencies. Timing of the first snow, the beginning of the snow season and the end-of-winter SWE are simulated well, whereas the melt and the snowfree date depend on the amount of snow. The assimilation run suggests that the needed summed precipitation is as much as 18 % larger than the observed increasing towards the northeast. Similarly, the simulated summed melt reaches locally up to 70 % larger values compared to the non-assimilation run. Blowing-snow sublimation takes place in open areas and its simulated summed value is up to 27 mm. Simulated static-surface sublimation varies between 4-22 mm. The simulated sublimation from the canopy-intercepted snow peaks at 110 mm. Up to 16 % of the precipitation is returned to the atmosphere by sublimation. The simulation results could be improved by utilizing more detailed data of the study domain and modifying the hard-coded variables to suit the surroundings, which could in turn decrease the need for assimilating SWE observations.
-
(Helsingin yliopistoHelsingfors universitetUniversity of Helsinki, 2011)Monet merkittävimmistä sään aiheuttamista haitoista liittyvät tulviin ja kuivuuteen. Tässä tutkielmassa arvioitiin sadeilmastossa kuluvan vuosisadan aikana tapahtuvia muutoksia Euroopan ja Pohjois-Atlantin kattavalla alueella kymmenen maailmanlaajuisen ilmastomallin päivittäisten sademääräsimulaatioiden pohjalta. Erityisesti huomiota kiinnitettiin suuriin vuorokausisademääriin ja toisaalta poutajaksojen esiintymiseen. Tämänkaltaisia äärisademääriin liittyviä tutkimuksia oli aiemmin tehty lähinnä alueellisten ilmastomallien tuloksiin perustuen. Alueelliset mallit kykenevät simuloimaan maailmanlaajuisia malleja paremmin pienialaisia sääilmiöitä ja lisäksi niiden avulla saadaan tarkempi kuva muutosten maantieteellisestä jakaumasta. Toisaalta alueellisten mallien tulokset riippuvat voimakkaasti malliajoissa käytetyistä maailmanlaajuiselta mallilta saaduista reunaehdoista. Näin ollen maailmanlaajuisten mallien etuna on parempi mahdollisuus käyttää useiden mallien tuloksia yhdessä, jolloin myös ilmastomallien eroista johtuvasta epävarmuudesta saadaan parempi käsitys. Mallitulosten perusteella sadeilmasto näyttäisi ilmaston lämmetessä muuttuvan äärevämmäksi. Maailmanlaajuisesti sekä rankkasateet että poutapäivät näin ollen keskimäärin yleistyvät ja poutajaksot pidentyvät, kun taas suhteellisen vähäsateisten vuorokausien lukumäärä pienenee. Muutokset eivät kuitenkaan ole kaikkialla samansuuntaisia. Euroopassa ilmasto näyttäisi muuttuvan kuivemmaksi Välimeren ympäristössä ja kesällä myös Keski-Euroopassa, kun taas Pohjois-Euroopassa sateet lisääntyvät etenkin talvella. Tällöin sadeilmaston äärevöityminen tulee esiin siten, että keskimäärin sateisemmiksi muuttuvilla alueilla rankat sateet lisääntyvät ja voimistuvat enemmän kuin mitä sademäärä keskimäärin kasvaa, ja myös monilla kuivemmiksi muuttuvillakin alueilla etenkin kaikkein rankimmat sateet voimistuvat jonkin verran. Vastaavasti poutapäivät lisääntyvät ja pisimmät poutajaksot pidentyvät paikoin sellaisillakin alueilla, joilla sademäärä keskimäärin kasvaa. Myös sademäärän vuosienvälinen vaihtelu näyttäisi tulosten perusteella jossain määrin lisääntyvän. Mallitulosten keskiarvona Pohjois-Euroopassa suurin vuosittainen vuorokausisademäärä kasvaa vuosisadan loppuun mennessä keskimäärin 17 %, mutta vuoden pisin poutajakso lyhenee vain 2 %. Keski-Euroopassa suurimmat vuorokausisademäärät kasvavat 15 % ja pisimmät poutajaksot pitenevät 22 % ja Etelä-Euroopassakin suurimmat vuorokausisademäärät kasvavat 8 %, vaikka pisimmät poutajaksot pidentyvät 35 %. Nyt saadut tulokset ovat pääosin sopusoinnussa aiempien sadeilmaston muutoksia käsittelevien tutkimustulosten kanssa. Myös verrattaessa mallien simuloimaa sadeilmastoa havaintoihin törmätään aiemmista tutkimuksista tuttuihin eroihin; ilmastomallit tuottavat todellista vähemmän sateettomia päiviä ja suurin osa malleista aliarvioi lisäksi sekä rankkasateiden esiintymistä että niiden voimakkuutta.
-
(2018)Field emission from metal surfaces is an important phenomenon in modern technology, not least due to its role in the vacuum breakdowns limiting the gradient of the accelerating fields in the Compact Linear Collider being planned at CERN. Vacuum breakdowns are found to originate at locations on the surface of the accelerating structures where field emission is enhanced, making understanding field emission important for increasing the effectivity of the instrument. According to the standard Fowler–Nordheim theory of field emission, the work function of the surface and the geometric field enhancement are the two parameters which determine the field emission current, with the standard interpretation of experimental results focusing on the geometric field enhancement. The role of the work function, which can be significantly decreased near surface defects, is often overlooked. The aim of this work is to study the influence of atomic-scale defects on the work function and field emission characteristics of a copper (111) surface, and to verify the validity of the Fowler–Nordheim equation for the surfaces with defects. The metal surface potential barriers were determined using density functional theory with an image potential type term added manually to account for the long-range exchange and correlation interactions. The determined potential barriers were used in quantum transport calculations to compute the field emission current while taking into account the density of states. A Fowler–Nordheim plot analysis was done for the computed emission currents. The results show that, for the studied atomic-scale surface defects, the decreased work function of the surface is sufficient to explain the increased field emission current, while no effective geometric field enhancement was found. The validity of the Fowler–Nordheim equation for the studied systems was established, with only an approximately constant factor separating the computed currents from those predicted by the Fowler–Nordheim equation.
-
(2012)A large number of studies have concerned banded precipitation structures in extratropical cyclones but these studies have focused on single banded events. Most of these studies have taken place in the United States, whereas this study investigates multiple snowbands formed in a snowstorm on 23th November 2008 in Southern Finland, where the large-scale dynamical features maybe different. The storm caused heavy snowfall, especially along the southern coast of Finland. The study is divided in two parts. The first part describes the observed characteristics of the snowstorm by identifying different stages of the storm evolution as well as the large and smallscale structures of precipitation. The second part aims to identify the forcing mechanisms, which lead to the formation of multiple snowbands by using high resolution model output. To achieve this results, radar composite data obtained from the Finnish Meteorological Institute's (FMI) Doppler radar network and the AROME mesoscale model simulation output are used. The radar composites revealed four different phases of the storm evolution. The storm exhibited 22 individual bands and 6 groups of bands during the first three phases. The AROME simulation was able to produce the storm evolution and precipitation features rather similar to those observed. Strong and widespread frontogenetical forcing, weak moist symmetric and potential stability and to a small extent moist symmetric instability and potential instability were important mechanisms for producing heavy precipitation and mesoscale bands. During the first two phases frontogenesis was the forcing mechanism for ascent. Precipitation along the warm front at middle troposphere during phase 1 was mainly caused by ascent along isentropic surfaces below 500 hPa were sufficient moisture was available. During phase 2, weak potential stability and to a small extent potential instability were present in the warm sector enhancing the vertical ascent and precipitation. At lower levels along the warm front also symmetric instability was found and most likely released, resulting in slantwise convection. Moist layer in the warm sector reached 500 hPa although there were fluctuations which made the precipitation field scattered. Based on the radar composites phases 3 and 4 differed dynamically from phases 1 and 2 but were similar to each other. Frontogenetical forcing reduced significantly after the cold frontal passage in phase 3. Despite of the shallow moist layer and potential instability, convection did not occur in the simulation in same extent than in observations.
-
(2016)The first order phase transition, the nucleation process, of a thermodynamic system is one of the basic physical phenomena and it has significant relevance on several scientific fields. Despite the importance of the nucleation process, the theoretical understanding is still imperfect. The emergence of a new phase, liquid or solid cluster, in the metastable gas phase is mainly treated with classical nucleation theory (CNT) by using known macroscopic thermodynamic properties of the studied substance, but the theory often fails in predicting the nucleation process adequately. The failure of describing the nucleation event by CNT has shifted the theoretical focus on molecular-level nucleation studies to improve the prediction and understanding of the origin of the failure. This thesis examines one of the key assumptions behind CNT, the constrained equilibrium hypothesis, by approaching it from statistical mechanics and thermodynamic point of view. The main tools in this work are computational: both Monte Carlo (MC) and molecular dynamics (MD) simulations have been used to simulate the homogeneous nucleation processes of Lennard-Jones argon. Two separate studies are presented: At first we compare the nucleation rates obtained by MC (based on thermodynamic equilibrium) and molecular dynamics simulations using the nonisothermal nucleation theory and then the constrained equilibrium hypothesis is invalidated by studying the kinetics of Lennad-Jones argon clusters from size of 4 up to 31 molecules at 50 K. In addition to the actual study, the thesis includes a systematic overview of the theoretical treatment of homogeneous nucleation from thermodynamic liquid drop model to applicable molecular-level simulation techniques.
-
(2018)Ilmatieteen laitoksella on runsaasti hankekohtaisesti tehtyjä virtausmittauksia akustisella Dopplerilmiöön perustuvalla ADCP -laitteella. Tällaiset akustiset mittarit pystyvät muita virtausmittareita paremmin mittaamaan laajoja merialueita, joten ne ovatkin maailmanlaajuisesti yksi suosituimmista menetelmistä tarkkailla merien virtauksia. Tärkeimmät ehdot mittausten onnistumiselle on mitatun virtauksen horisontaalinen homogeenisuus, joka ei aina toteudu muun muassa vedessä olevien äänisignaalin sirottajien itsenäisen liikkeen seurauksena. Laite pyrkii jatkuvasti tarkistamaan olosuhteiden riittävän sopivuuden ja poistaa tehokkaasti esimerkiksi mittausalueelle osuneiden kalojen liikkeet. Mikäli laitteen sisäinen laaduntarkkailu on kuitenkin liian tiukka, se saattaa liian helposti hylätä poikkeuksellisempia ilmiöitä, joten tiukempi laaduntarkkailu jätetään usein erikseen tehtäväksi. Tässä tutkielmassa kehitin laaduntarkastusohjelmiston merenpohjaan ankkuroidulle ADCP:lle. Työssä keskitytään erityisesti Ilmatieteen laitoksen käyttämään Teledyne RD Instrument’s -valmistajan Workhorse Sentinel -laitteeseen. Kynnysarvot datan laadulle on määritelty erityisesti tämän valmistajan mittareille ja testit perustuvat laitteen tallentamaan tietoon mittausprosessista. Lähestymistapa perustuu oletukseen, että jos valtaosa virtausnopeuden määrittämisen yhteydessä tehdyistä mittauksista eivät olleet riittävän luotettavia, niin luultavasti loput näistä näennäisesti onnistuneista mittauksista eivät myöskään edusta todellista virtaustilannetta. Laaduntarkistusohjelmisto kehitettiin käyttämällä esimerkkimateriaalina Saaristomerellä Lövskärin risteyksessä vuonna2013 suoritettuja mittauksia. Lövskärin datasetti oli erittäin hyvälaatuista ja epähomogeenisuuden seurauksena datasetistä poistettiin noin 0,3 % mittauksista. Meren ylintä 5 metrin kerrosta ei pystytty mittaamaan voimakkaan sivukeilan aiheuttaman häiriön takia (13 % mittauksista). Datasetissä on huomattavissa selkeää mittausten epävarmuuden kasvua termokliinissä ja yöaikaan, mikä johtuu sirottajina toimivan eläinplanktonin aktiivisuudesta. Yleisesti alueen virtaukset olivat termokliinin seurauksena vahvasti kerrostuneet ja alueella ilmeni syksyllä lyhytkestoisia voimakkaita (lähes 50 cm/s) virtauksia.
-
(2016)Ilmakehän pienhiukkaset, eli aerosolihiukkaset, vaikuttavat maapallon säteilypakotteeseen riippuen hiukkasen kemiallisesta koostumuksesta. Kemiallinen koostumus ohjaa yli 50 nanometristen hiukkasten taipumusta joko sirottaa tai absorboida auringonsäteilyä. Toisaalta hiukkaset voivat myös osallistua pilvenmuodostukseen, jos ne ovat koostumukseltaan kyllin hapettuneita ja siksi pystyvät sitomaan ympärilleen vesimolekyylejä. Ilman aerosolihiukkasia maapallo olisi varmasti paljon lämpimämpi, sillä sekä suora säteilyn sirottaminen että epäsuora sirottaminen pilvien kautta ovat tärkeitä ilmakehän viilennysmekanismeja. Auringonsäteilyn määrä ja siten pintalämpötilat ohjaavat ilmakehän pienhiukkasten pitoisuuksia ihmisten ja luonnon kautta. Hiukkasten primäärilähteitä ja lähtöaineita on valtava kirjo, joka luo laajan hiukkasten fysiokemiallisten ominaisuuksien kokoelman. Tässä työssä esitellään tutkimus aerosolihiukkasten kemiallisen koostumuksen vuodenaikaisvaihtelusta SMEAR II -asemalla, Etelä-Suomessa, jossa lämpötilan vuodenaikaisvaihtelu on suurta. Työhön liittyvissä mittauksissa hyödynnettiin massaspektrometriaa ja in situ -suodatinmittauksia. Aerosolikemiamittaukset kuuluvat SMEAR II -aseman rutiinimittauksiin, ja niitä on tehty jatkuvasti vuodesta 2012 lähtien. Tässä tutkielmassa analysoinnin kohteena ovat vuoden 2014 neljä termistä vuodenaikaa, jotka sijoittuivat tarkemmin ajanjaksolle 23.1. - 27.10.2014. Tutkimuksen analyysimenetelmät todettiin hyödyllisiksi ja niitä sovelletaan tulevaisuudessa koko nelivuotisen aikasarjan (2012 - 2015) analyysiin. Työssä todettiin aerosolihiukkasten koostuvan kesällä pääasiassa luontoperäisistä orgaanisista yhdisteistä (~77 %) ja talvella enimmäkseen epäorgaanisista yhdisteistä (~54 % ), jotka olivat kaukokulkeumaa kaupungeista. Sulfaatti dominoi tasaisesti epäorgaanista massaa vuodenajasta riippumatta. Ilmakehän hapetuskapasiteetti heijastui kesällä orgaanisen aerosolin haihtuvuustasoon madaltaen sitä huomattavasti. Kesällä puolihaihtuvalla orgaanisella aerosolilla ja nitraatilla oli selkeä vuorokausisykli, jossa valtaosa massasta oli hiukkasfaasissa yöllä ja katosi kaasufaasiin keskipäivällä. Vastaavanlaista käyttäytymistä ei orgaanisilla aerosolityypeillä ollut havaittavissa talvella, mikä johtui toisaalta kylmemmistä lämpötiloista ja toisaalta myös orgaanisen aerosolin erilaisesta koostumuksesta. Epäorgaanisten yhdisteiden vuorokausisyklien tulkinta oli haastavaa, johtuen kaukokulkeuman ajallisten vaihteluiden runsaudesta, joka tulevaisuuden laajemmassa analyysissä saadaan minimoitua.
-
(2017)Maapallon ilmakehä sisältää mikroskooppisen pieniä aerosolihiukkasia, joilla on vaikutus ihmisten terveyteen sekä maapallon ilmastoon. Aerosolihiukkaset vaikuttavat ilmastoon vuorovaikuttamalla auringon säteilyn kanssa sekä osallistumalla pilvien muodostumisprosessiin. Tässä tutkielmassa keskitytään aerosolihiukkasten optisiin ominaisuuksiin, joilla tarkoitetaan niiden kykyä sirottaa sekä absorboida säteilyä eri aallonpituuksilla. Tutkielmassa käsitellään SMEAR II -asemalla suoritettuja in-situ mittauksia aerosolihiukkasten sironnasta, takaisinsironnasta ja absorptiosta, joita on saatavilla jo vuodesta 2006 alkaen. Mitattujen sironta-, takaisinsironta- sekä absorptiokertoimilla aerosolihiukkasille voidaan määrittää niiden kokojakaumaa ja koostumusta kuvaavia intensiivisiä suureita. Pitkäaikaisten mittausten avulla optisille ominaisuuksille nähtiin trendejä sekä selkeää vuodenaikaisvaihtelua. Vertaamalla optisia mittauksia kokojakauman mittauksiin, aerosolihiukkasille voitiin määrittää kompleksinen taitekerroin, jota käytetään mallinnettaessa Mie-sirontaa ja -absorptiota. Absorptiokertoimen mittauksia verrattiin lisäksi alkuainehiilen mittauksiin, jolloin voitiin määrittää aerosolihiukkasten massa-absorptioala. Massa-absorptioalan avulla voidaan määrittää mustan hiilen pitoisuus absorptiokertoimen mittauksista. SMEAR II -asemalla absorptiokerrointa on mitattu kolmella eri mittalaitteella (etalometri, Particle Soot Absorption Photometer (PSAP) sekä Multi-Angle Absorption Photometer (MAAP)), joita vertailtiin keskenään. Vertaamalla etalometrin sekä MAAPin mittaustuloksia toisiinsa määritettiin etalometrimittauksiin liittyville korjausalgoritmeille suodattimen moninkertaissirontaa kuvaavat parametrit SMEAR II -aseman olosuhteisiin. Tutkielmassa suoritettiin myös optinen sulkeuma ekstinktio-, sironta- sekä absorptiokertoimien mittaustuloksia vertailemalla. Tulosten perusteella ekstinktiota mittaavan Cavity Attenuated Phase Shift -ekstinktiomonitorin (CAPS) sekä sirontaa mittaavan integroivan nefelometrin mittaustarkkuudet eivät riitä mittaamaan aerosolifaasissa olevien hiukkasten absorptiota.
-
(2018)The climate feedback is a response of the climate system to a perturbation through a number of mechanisms. Perturbations can be due to natural factors, like volcanic activity or changes in solar activity, or anthropogenic such as emissions of long-lived greenhouse gases and aerosol particles. Atmospheric aerosols affect the Earth’s radiation budget. The aerosols impact radiation directly by scattering and absorbing incoming solar radiation and indirectly by changing cloud properties via formation of cloud condensation nuclei. Here, the aerosol radiation feedback loop associated to the continental biosphere-aerosol-cloud-climate (COBACC) feedback loop, is suggested. This negative feedback loop connects increasing atmospheric CO2 concentration, rising temperatures, the formation of aerosol particles due to the emission of biogenic volatile organic compounds, changes in ratio of diffuse to global radiation in the clear sky condition, and changes in the plant gross primary production. In this study, in-situ atmospheric measurement data in Hyytiälä station, as well as satellite atmospheric measurement data (CERES (Clouds and the Earth’s Radiant Energy System) and MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer instrument)) around Hyytiälä station and a small area in the western plain of Siberia for clear sky conditions in June and July around noon, were used. Three methods for detecting clear-sky conditions were considered: brightness parameter, global radiation smoothing and lastly MODIS cloud mask method. Here, MODIS cloud mask method was selected as the most suitable method due to availability of data and global coverage. This study proved partly the existence of the aerosol radiation feedback loop by finding positive correlation between some of the components of the feedback loop, such as condensation sink(CS) and temperature, ratio of diffuse radiation to global radiation (R) and CS, and R and temperature. Additionally, it was shown that satellite-based data compares well with in-situ data. Hence, it is possible to use satellite-based data for the aerosol-radiation feedback loop. In addition, the impact of relative humidity on the relation between R and temperature was investigated. It was found that it is important to take into account the swelling effect in order to investigate the relation between R and temperature. In contrast, solar zenith angle does not have an impact on the relation during study period (June – July).
-
(2017)Active galactic nuclei (AGN) are compact, luminous objects found in the central region of many galaxies. In the standard paradigm, the AGN is fueled by accretion of matter into a supermassive black hole (SMBH). In fact, the properties of many galaxies and their respective SMBHs are linked, which hints at the importance of AGN as factors in galaxy formation and evolution. The bulk of the matter in the Universe is some form of dark matter, which is still poorly understood. AGN are biased tracers of the underlying dark matter distribution. By comparing the clustering of AGN with that of the dark matter, the bias may be quantified and further, the bias can be linked to a characteristic mass of the dark matter halo hosting the AGN. The advent of high-resolution X-ray telescopes, namely Chandra and XMM-Newton, has made unprecedently large samples available for study. With detailed spectroscopic follow-up programs, the study of X-ray selected AGN clustering has received a major boost. The clustering measurements tell of the typical environments that are likely to host AGN and thus shed light on what actually triggers the AGN. In this thesis, the clustering of ∼ 600 X-ray selected AGN with z < 2.5 (z = 1.19) in the COS- MOS (Cosmic evolution survey) field surveyed with XMM-Newton (XMM-COSMOS) is studied. The full sample is split into subsamples based on the host galaxy stellar mass M∗ and the ratio between the X-ray luminosity and the stellar mass LX/M∗ which is a proxy for the Eddington ratio. For the full sample the bias is 3.61+0.37−0.40, which corresponds to a characteristic halo mass of log M halo /h−1 M⊙ = 13.52+0.12−0.16 , consistent with the overall picture of X-ray selected AGN residing in massive haloes with 12.5 < logMhalo/h−1M⊙ < 13.5. The low M∗ and high M∗ samples have biases 3.53+0.58−0.70 and 4.13+0.85−1.07, respectively and the data do not support a difference in the typical masses of the hosting haloes. For the LX/M∗ subsamples, there is marginal evidence that low L X /M∗ AGN (logM halo /h−1M⊙ = 13.52+0.22−0.37) reside in more massive haloes than high L X /M∗ AGN (logM halo /h−1M⊙ = 13.29+0.28−0.58). One possible explanation would be that the environment of the low LX /M∗ AGN reduces the amount of gas available for accretion and thus results in lower accretion rates.
-
(2014)The study of air ions by applying air balance concept based on the Hyytiälä SMEAR II station measurement was performed in this work. Diurnal and seasonal variations in ion concentration and environmental ionizing radiation were studied by analysing data collected from long-term measurements. Total gamma radiation was the main source for ion production in the atmosphere, which can be attenuated by snow cover during winter periods. α and β emissions from radon decay process showed a share of about 20% in the production of total ion pairs, which were sensitive to variations in soil conditions. In general, more positive ions than the negative ones exist at ground level due to the earth electrode effect. Similar patterns were found in cluster ion concentration and the ion source rate derived from the total gamma radiation. On days with new particle formation (NPF), a relation was observed between cluster ion concentration, wind speed, temperature (T) as well as relative humidity (RH). A similar connection was also identified in ion source rate and ion production rate to T and RH. A high ion source rate derived from gamma dose rate was observed on non-event days and low on NPF days. The reversed case was found in the source rate derived from radon decay emissions. The ion production rate was typically higher on NPF event days than on non-event days. Two approaches were carried out in the determination of the ion production rate in the cluster size range by using an improved balance equation of air ions. The similar values obtained using these two approaches imply a balanced condition between ionizing source and the observed ion concentration. This suggests that measurement of air ions by the Balanced Scanning Mobility Analyser (BSMA) is likely to be reliable, though accurate parameterization for sub-0.8 nm ions is not available to the present knowledge. Moreover, the ion production rate and formation rate were found incomparable.
-
(2017)Carbon dioxide is a key compound both in climate change and marine biological productivity. In the oceans, the sea-air exchange of carbon dioxide is driven by large-scale currents and changes in solubility, whereas in coastal seas, such as the Baltic Sea, biological activity has a significant effect on the aquatic carbonate system. However, direct measurements of the sea-air exchange of carbon dioxide are difficult to carry out due to the small magnitude of the fluxes, waves, sea ice and sea spray that influence sensitive instruments. Eddy covariance method is a widely used direct method for measuring the fluxes of carbon dioxide. The sea-air fluxes of carbon dioxide are also commonly calculated using a parametrization based on wind speed. Finnish Marine Institute in collaboration with Finnish Environment Institute began to construct a new atmospheric and marine research station on Utö in the Archipelago Sea in 2012. The objective of this study is to determine the suitability of the new station to measure air-sea exchange of carbon dioxide and aquatic carbonate system. The air-sea fluxes of carbon dioxide were measured with three infrared gas analyzer set-ups during October-December 2016, and the fluxes were also calculated using a parametrization of gas transfer velocity. The aquatic carbonate system of the surface water during July-October 2016 was studied using dissolved carbon dioxide concentration and pH of the seawater measured in a flow-through pumping system. The dissolved carbon dioxide concentration was measured by using an equilibration chamber together with an infrared gas analyzer. The micrometeorological tower erected on the shore can be applied for measuring the sea-air fluxes of carbon dioxide in an open sea wind sector, which was determined based on the roughness length. The closed-path infrared gas analyzer (Licor LI-7000) works well in the hard coastal conditions, whereas an open-path analyzer (Licor LI-7500) had difficulties in measuring fluxes during showers and high relative humidity. The Pearson correlation coefficient between the fluxes measured with two closed-path gas analyzer set-ups was 0.91. The flux calculated using a parametrization of gas transfer velocity showed only a small correlation with the measured flux, with a Pearson correlation coefficient of 0.13. The flow-through pumping system can be used to calculate the components of the aquatic inorganic carbonate system. The measured pH was linked to the dissolved carbon dioxide concentration of the sea water. Additionally, it was discovered that the LI-7000 is sensitive to changes in instrument temperature.
-
(2012)Turbulenssi on eräs merkittävistä ilmailun turvallisuuteen ja sujuvuuteen vaikuttavista sääilmiöistä. Viime vuosikymmeninä on keskitytty eniten lähinnä kaupalliseen ilmailuun vaikuttavan, keski- ja ylätroposfäärissä esiintyvän kirkkaan ilman turbulenssin ennustusmenetelmien kehittämiseen. Alatroposfäärin turbulenssin ennustamisesta lentoliikenteelle on julkaistu sen sijaan vain yksittäisiä tutkimustuloksia, vaikka turbulenssi onkin ollut aina tärkeässä osassa rajakerroksen perustutkimuksessa. Alatroposfäärissä esiintyvä voimakas turbulenssi voi olla kohtalokasta matalalla lentäville ilma-aluksille, ja se on myötävaikuttanut useisiin ilmailuonnettomuuksiin Suomessa. Tutkielman tavoitteena oli selvittää alustavasti erilaisten numeeristen ennustesuureiden käyttökelpoisuutta alatroposfäärin turbulenssin ennustamisessa. Ennustesuureita verifioitiin Hirlam-mallin arkistoitujen ennustekenttien ja 48:n alle 6000 jalan (n. 2 km) korkeuteen sijoittuvan lentäjien raportoiman turbulenssihavainnon avulla. Tutkittavina suureina oli tuulennopeuksia eri korkeuksilta, tuuliväänne, turbulenssin kineettinen energia (TKE) sekä erilaisia tuulennopeuden, tuuliväänteen, hydrostaattisen stabiiliuden ja TKE:n yhdistäviä suureita. Tuulennopeudet lukuun ottamatta 10 m tuulennopeutta lukeutuivat verifioinnissa parhaiten menestyneisiin suureisiin. Myös TKE:n ja tuuliväänteen yhdistävät suureet saavuttivat lupaavia tuloksia. Suurin osa havaituista turbulenssitapauksista liittyikin tuulisiin ja melko stabiilisti kerrostuneisiin tilanteisiin, ja vain kahdessa tapauksessa turbulenssi näytti olleen vapaan konvektion hallitsemaa. Verifioinnin tuloksia on pidettävä suuntaa antavina, sillä havaintojen vähäisestä määrästä voi aiheutua huomattavasti satunnaisvirhettä, ja tulokset voivat riippua huomattavastikin käytetystä verifiointimenetelmästä. Jatkossa vastaavankaltaisia verifiointeja olisi hyvä suorittaa suuremmalla havaintomäärällä. Tämän lisäksi tulisi kartoittaa turbulenssitapauksiin liittyviä synoptisia tilanteita ja tehdä tarkempia tapaustutkimuksia rajakerroksen rakenteen yksityiskohtaisemmaksi selvittämiseksi.
-
(2012)Alatroposfäärissä havaittava tuulimaksimi on maailmanlaajuinen ja melko tavanomainen ilmiö. Kuitenkin lämmön ja kosteuden tehokkaina kuljettajina voimakkaat alatroposfäärin tuulimaksimit voivat suotuisissa olosuhteissa olla sään kannalta merkittäviä.Voimakkailla alatroposfäärin tuulimaksimeilla on havaittu yhteys mm. syvän kostean konvektion esiintymiseen. Suomessa edellinen alatroposfäärin tuulimaksimien klimatologiaa käsittelevä tutkimus tehtiin 1970-luvulla. Nyt vuosikymmeniä myöhemmin nykyaikaisempien menetelmien, havaintolaitteiden, sekä uudempien tutkimustulosten avulla on mahdollista tarkentaa tietämystä alatroposfäärin tuulimaksimien esiintymisestä ja ominaisuuksista Suomen alueella. Tämän tutkimuksen päätavoite onkin päivittää ilmiön klimatologista tuntemusta, mutta lisäksi palvella Ilmatieteen laitoksen sää- ja turvallisuuskeskuksen päivystäviä meteorologeja. Tämän lisäksi osoitettiin, että alatroposfäärin tuulimaksimeilla on vaikutusta syvän kostean konvektion esiintymiseen myös Suomen alueella. Tässä tutkimuksessa Suomessa esiintyviä alatroposfäärin tuulimaksimeja tarkasteltiin 12 vuoden ajalta, vuosilta 1998-2009. Tarkastelu tehtiin kaikilta Suomen luotausasemilta, eli Jokioisista, Jyväskylästä sekä Sodankylästä. Mielenkiintoiset tapaukset etsittiin yli 26000 luotauksen joukosta tietokoneavusteisesti Ilmatieteen laitoksen sähköisestä luotausarkistosta. Haku perustui aiemmissa klimatologisissa tutkimuksissa käytettyihin kriteereihin. Kuhunkin alatroposfäärin tuulimaksimitapaukseen liittyen kerättiin keskeisiä tietoja ilmakehäluotauksista sekä luotausasemalla tehdyistä havainnoista. Tietojen avulla tutkittiin erityisesti alatroposfäärin tuulimaksimien esiintymistä, korkeutta, voimakkuutta, tuulen suuntaa sekä näihin liittyviä vuodenaikais- ja vuorokausivaihteluja. Lisäksi tarkasteltiin ilmiön syntytapoja mm. globaalin säteilyn, painegradientin, vuorokauden lämpötilavaihteluiden, lämpötilainversion korkeuden, ilmankosteuden sekä luotausasemilla havaitun pilvisyyden avulla. Alatroposfäärin tuulimaksimeja esiintyi vuosina 1998-2009 Suomessa kaiken kaikkiaan noin 30%:ssa havaituista luotauksista. Tapauksia havaittiin kaikkina vuodenaikoina, mutta suurin osa, noin 60% tapauksista, esiintyi talvella. Vuorokausivaihtelu oli suurinta kesällä, jolloin 70% tapauksista havaittiin yöaikaan. Talvella vuorokausivaihtelu ei ollut merkittävää. Talven ja kesän välillä esiintyvät voimakkaat vaihtelut tekevät välivuodenajoista erityisen mielenkiintoisia. Esimerkiksi keväällä ja alkukesällä havaittiin varsinkin Jokioisissa yöajan tuulimaksimien sekundäärinen esiintymismaksimi, johon liittyi myös vähän voimakkaampia tuulen nopeuksia. Alatroposfäärin tuulimaksimeihin liittyvät tuulennopeudet olivat talvella keskimäärin selvästi voimakkaampia kuin kesällä. Tuulen nopeudessa suurin frekvenssi havaittiin luokassa 10-11 m/s, mutta voimakkaimmat tuulimaksimit olivat selvästi yli 30 m/s. Voimakkaimmassa tapauksessa tuulen nopeudeksi mitattiin 43 m/s. Mielenkiintoista on, että tuulimaksimien korkeuden havaittiin olevan lähes suoraan verrannollinen tuulimaksimin nopeuteen. Talvella alatroposfäärin tuulimaksimit esiintyivät sekä yöllä että päivällä n. 500-600 m korkeudella maanpinnasta. Sitä vastoin varsinkin selkeinä kesäöinä esiintymisessä havaittiin talven korkeusjakaumaan verrattuna terävämpi maksimi n. 300 m korkeudella maanpinnasta. Kesäöinä alatroposfäärin tuulimaksimit esiintyivät lisäksi lähellä inversion huippua. Kesäpäivinä alatroposfäärin tuulimaksimien korkeusjakauma oli huomattavan tasainen ja selvää esiintymishuippua ei ollut havaittavissa, mikä johtui voimakkaasta turbulenttisesta sekoittumisesta. Tuulimaksimeihin liittyvä tuulen suunta oli lähellä pitkän ajan keskiarvoja. Tuloksista voidaan päätellä Suomessa esiintyvien alatroposfäärin tuulimaksimien tärkeimmät syntymekanismit. Talvella auringonsäteily on vähäistä ja alatroposfäärin tuulimaksimit syntyvät suurimmaksi osaksi synoptisten häiriöiden ja niihin liittyvien syöttövirtausten, rintamavyöhykkeiden, sekä termisen tuulen vaikutuksista. Kesällä auringonsäteily sekä lämpötilan vuorokausivaihtelu on voimakasta, mikä suosii inertiaalioskillaation esiintymistä ja tuulimaksimin muodostumista auringon laskun jälkeen. Maanpinnan ja rajakerroksen väliset turbulenttiset vuot ovat myös tärkeitä vuorokausivaihtelussa. Havaittavan ja latentin lämmönvuon suhde (Bowenin suhde) vaikuttaa voimakkaasti 2m lämpötilan vuorokausivaihtelun voimakkuuteen ja on siksi merkityksellinen inertiaalioskillaation kannalta. Tulosten mukaan havaittavan lämmönvuon hallitsevuus on auringonsäteilyn sekä painegradientin keskimääräisen vuotuisen vaihtelun rinnalla osasyy kevään sekundäärimaksimin syntyyn. Tapaustutkimuksissa tarkasteltiin mm. matalapaineiden syöttövirtauksiin liittyviä alatroposfäärin tuulimaksimeja. Lisäksi inertiaalioskillaatiolla havaittiin sopivissa olosuhteissa olevan merkittävä vaikutus alatroposfäärin tuulimaksimien syntymiseen. Syvään kosteaan konvektioon liittyvät tapaustutkimukset osoittivat, että voimakkailla alatroposfäärin tuulimaksimeilla voi myös Suomen alueella olla suosiollinen tai jopa merkittävä vaikutus syvän kostean konvektion kehitykseen.
-
(2012)Uusien hiukkaslaskurien kehitys on luonut tarpeen tuottaa aerosoleja alle kahden nanometrin kokoluokassa. Kahden nanometrin kokoisten aerosolien tuottaminen ei ole uusi asia, mutta kyseisessä kokoluokassa esimerkiksi hiukkasten varaaminen ja epäpuhtaudet ovat merkittävässä roolissa. Sen vuoksi tämän työn mittauksissa on mukana myös massaspektrometri, jota ei aikaisemmin ole hyödynnetty hiukkaslaskurien kalibroinneissa. Tässä työssä tavoitteena oli tuottaa ja karakterisoida puhdas alle kahden nanometrin kokoinen aerosoli. Aerosolin tuottamiseen käytettiin uunia, kuumalankageneraattoria ja elektrosprayta. Elektrospraylla tuotetut hiukkaset olivat itsestään varattuja, muut tuotetut hiukkaset varattiin Am241 varaajalla. Liikkuvuusanalysaattori oli korkean resoluution Herrmann DMA (differential mobility analyzer), joka valitsee näytteestä halutun kokoiset hiukkaset ja sen resoluutio on noin 20. DMA:n jälkeen näyte johdettiin kolmelle mittalaitteelle, jotka mittasivat rinnakkain. Massaspektrometri, APi-TOF (atmospheric pressure interface, time of flight mass spectrometer) on hiukkasen lentoaikaa mittaava instrumentti, johon voidaan näyte johtaa suoraan ilmakehän paineesta. APi-TOF:n rinnalla mittasi elektrometri, joka mittaa näytteen kokonaisvarauksen, sekä PSM, joka oli mittausten kalibroitava instrumentti. Vaihtelemalla DMA:lla valittua liikkuvuutta saatiin selville hiukkasten pitoisuus, PSM:n havaintotehokkuus sekä massaspektri koon funktiona. Ammoniumsulfaatin kemialliseksi koostumukseksi määritettiin (HSO4)x(NH3)ySO4- ja (HSO4)x(NH3)yH3SO4+, natriumkloridin (NaCl)x(massa 106)yCl- ja (NaCl)x(massa 106)yNa+ ja volframioksidin H0-2WyOz(massa 88)0-2-. Positiivsen volframioksidin kemiallista koostumusta ei pystytty selvittämään. Positiivisesti varatut ammoniumsulfaatti, natriumkloridi ja volframioksidi olivat alle 1.5 nm:n koossa kontaminoituneet orgaanisilla yhdisteillä. Hopeanäytteestä tunnistettiin klusterit Agx-, missä x=7, 17, 19 ja Agy(massa 224)+ ja HAgy(massa 224)+. y on pariton kun klusterissa ei ole vetyä ja parillinen vedyn kanssa. Hopeaspektri oli kuitenkin pääosin kontaminoitunut hopean ja orgaanisten epäpuhtauksien klustereilla. PSM:n leikkausrajoiksi määritettiin 1.3, 1.6, 1.7, ja 1.7 nm:a negatiiviselle natriumkloridille, ammoniumsulfaattille, volframioksidille ja hopealle vastaavasti. Kaikkien positiivisten orgaanisten näytteiden leikkausraja oli noin 1.8 nm.
-
Alle 2 nm:n kokoisten neutraalien klusterien pitoisuudet ja niihin vaikuttavat tekijät Hyytiälässä (2012)Uusien hiukkasten muodostuminen on merkittävä prosessi, jossa neutraalit klusterit ovat todennäköisesti tärkeässä roolissa. Tässä työssä tarkastellaan alle 2 nm:n kokoisten neutraalien klusterien pitoisuuksia ja niihin vaikuttaneita tekijöitä vuoden 2011 maalis-toukokuussa Hyytiälässä. Asemalla mitattiin tuolloin kaikkien klusterien kokojakaumaa hiukkaskoonsuurentajalla (PSM), varattujen klusterien kokojakaumaa ilman neutraalien klusterien ja ionien spektrometrillä (NAIS) sekä useita meteorologisia suureita ja kaasujen pitoisuuksia. Mittauksista määritettiin neutraalien, varattujen ja ioni-ioni-rekombinaatiossa muodostuneiden klusterien pitoisuudet kuudessa kokoluokassa (0,9–1,1 nm, 1,1–1,3 nm, 1,3–1,5 nm, 1,5–1,7 nm, 1,7–1,9 nm ja 1,9–2,1 nm). Klusterien kokonaispitoisuuden mediaani välillä 0,9–2,1 nm oli noin 4850 cm^-3. Eri kokoluokkia tarkastellessa pitoisuuden havaittiin laskeneen klusterikoon kasvaessa. Neutraalit klusterit dominoivat kaikkia kokoluokkia etenkin hiukkasmuodostuksen aikaan. Tämä viittaa neutraalien nukleaatiomekanismien olevan Hyytiälässä ionivälitteisiä mekanismeja tärkeämpiä. Neutraalien klusterien pitoisuus vaihteli voimakkaammin kuin ionien ja rekombinaatiotuotteiden pitoisuudet; maksimissaan se oli hiukkasmuodostus- eli eventtipäivien keskipäivällä. Pienimmässä kokoluokassa klusteripitoisuus oli ei-eventtipäivinä samansuuruinen kuin eventtipäivinä, mutta suurimmissa kokoluokissa pitoisuudet olivat ei-eventtipäivinä matalampia. Niinpä on todennäköistä, että suurimpien kokoluokkien klusterit osallistuvat hiukkasmuodostukseen, mutta pienimmän kokoluokan klusterit eivät osallistu. Hiukkasmuodostuksen aikaan UV-säteily ja lämpötila korreloivat pienimpien ja suurimpien kokoluokkien neutraalien klusterien kanssa positiivisesti ja suhteellinen kosteus ja potentiaalilämpötilan gradientti negatiivisesti. Vesihöyrypitoisuus korreloi klusteripitoisuuden kanssa positiivisesti pienimmässä kokoluokassa ja negatiivisesti suurimmissa kokoluokissa. Pienimpien kokoluokkien klusterit korreloivat positiivisesti kondensaationielun kanssa. Eri kaasuista klusteripitoisuuden kanssa voimakkaimmin korreloi rikkihappo; korrelaatio oli voimakasta etenkin hiukkasmuodostuksen aikaan suurimmissa kokoluokissa (korrelaatiokerroin oli noin 0,6–0,7). Ammoniakki- ja otsonipitoisuuden kanssa korrelaatio oli heikompaa. Metanoli- ja monoterpeenipitoisuudet korreloivat klusteripitoisuuden kanssa positiivisesti pienimmissä kokoluokissa ja kaasupitoisuuksien kertominen UV-säteilyllä vahvisti korrelaatioita.
-
(2015)Even after 50 years, there is still no standard, analytically tractable way to treat Quantum Chromodynamics (QCD) non-numerically besides perturbation theory. In the high-energy regime perturbation theory agrees with experimental results to a great accuracy. However, at low energies the theory becomes strongly coupled and therefore not computable by perturbative methods. Therefore, non-perturbative methods are needed, and one of the candidates is light-front holography. In this thesis, the basics of light-front quantisation and holography are discussed. Light-front quantisation takes light-cone coordinates and the Hamiltonian quantisation scheme as its basis and the resulting field theory has many beneficial properties like frame-independence. Still, to extract meaningful results from the light-front QCD, one needs to apply bottom-up holographic methods. Last part of this work focuses on the applicability of light-front holographic QCD in the area of dark matter. We find that one can build a secluded SU(3) sector consisting of a doublet of elementary particles, analogous to quarks and gluons. Due to a global symmetry, the lightest stable particle is analogous with ordinary neutron. It meets the basic requirements for being a WIMP candidate when its mass is higher than 5 TeV.
-
(2013)This thesis is a global study of the changes in the plant emissions of the dominant Biogenic Volatile Organic Compounds (BVOC) in the last millennium resulting from changing environmental conditions, largely induced by humans. BVOC emitted by vegetation have multiple impacts on atmospheric chemistry and physics, for instance changes in BVOC emissions significantly change the concentrations of aerosol in continental regions, affect ozone formation and change the oxidizing capacity of the troposphere. These processes are relevant from a climate change and air quality perspectives. The variability of global fluxes of isoprene, monoterpenes and sesquiterpenes (terpenoid BVOC) over the last millennium is evaluated using the Model of Emissions of Gases and Aerosols from Nature (MEGAN). The model is driven with meteorology input data from an Earth System Model, CO2 atmospheric concentrations estimated from ice samples and model reconstructions of the global changes of vegetation. The results show that global isoprene emissions have decreased 7.3%, monoterpene emissions have increased 9.8% and sesquiterpene emissions have increased 15.1% during the period 1950-1990 as compared to 1000-1800. The results suggest that the variation of isoprene emissions is governed by land-use changes, while monoterpenes and sesquiterpenes variations are dominated by temperature. Regional changes on the isoprene, monoterpene and sesquiterpene emission distribution are larger than global changes in many locations and could have had a significant impact on the chemistry and aerosol dynamic processes in the atmosphere in the last millennium. This thesis lays a basis for a future quantification of the effect on atmospheric chemistry cycles and the organic aerosol yield from biogenic organic precursors.
Now showing items 1-20 of 394