Browsing by department "Institutionen för fysik"

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.