Voidaanko sää- ja ilmastomalleja säätää tarkemmaksi uusilla menetelmillä?

[Ilmatieteen laitoksen tiedote:]

Ilmatieteen laitoksen tutkija Janne Hakkaraisen väitöskirja On state and parameter estimation in chaotic systems tuo uutta tietoa kaoottisten systeemien tila- ja parametriestimointiin.


Kuva: Eija Vallinheimo, Ilmatieteen laitos.

Väitöskirjassa esiteltävät menetelmät ovat syntyneet ilmakehätieteiden käytännön tarpeista. Työn keskeinen kysymys on miten sää- ja ilmastomalleja voidaan säätää tarkemmaksi. Tätä kysymystä on lähestytty menetelmäpainotteisesti.

”Kaoottisuus sää- ja ilmastomalleissa aiheuttaa sen, että pienetkin erot mallin alkutilassa johtavat hallitsemattomiin ennustevirheisiin simulaation myöhemmässä vaiheessa, Hakkarainen kertoo ja jatkaa, että siitä syystä yli viikkoa pidemmät sääennusteet menevät lähes järjestelmällisesti pieleen. ”Samasta syystä perinteisiä insinööritieteissä käytettyjä parametriestimointiin tarkoitettuja menetelmiä ei voida käyttää kaoottisten systeemien tutkimiseen.”

Kaoottisuutta pyritään saamaan kuriin sovittamalla mallia havaintoihin käyttäen data-assimilaatiomenetelmiä. Hakkaraisen väitöstyön keskeinen tulos onkin menetelmä, joka mahdollistaa mallin sisäisten parametrien estimoinnin ja tutkimisen tilastollisesti järkevällä tavalla data-assimilaatiota hyödyntäen. ”Toistaiseksi menetelmää on kuitenkin vielä pidettävä prototyyppinä. Vaikka menetelmä onkin osoittautunut loistavaksi työkaluksi matalaulotteisten kaoottisten systeemien tarkastelussa, niin loikka korkeaulotteisiin ilmakehämalleihin on valtava,” hän varoittaa.

Data-assimilaatiolla on myös muita sovelluskohteita. Työn varsinaisessa sovellusosassa on käsitelty GOMOS-satelliitti-instrumentin hankkimaa ilmakehädataa. Hakkarainen esittelee väitöstyössään muun muassa menetelmän, jolla voidaan parantaa arktisten alueiden otsoniprofiileja. Lisäksi hän esittelee miten GOMOS-instrumentin NO3-havainnoista voidaan kääntää data-assimilaation keinoin keski-ilmakehän lämpötilaprofiileja.

Filosofian maisteri Janne Hakkaraisen väitöskirja On state and paramter estimation in chaotic systems (Uusia menetelmiä kaoottisten systeemien tila- ja parametriestimointiin) tarkastetaan 29.11.2013 klo 14.00 Lappeenrannan teknillisen yliopiston salissa 2310. Vastaväittäjänä toimii professori Peter Jan van Leeuwen, Readingin yliopisto, Iso-Britannia, ja kustoksena professori Heikki Haario, Lappeenrannan teknillinen yliopisto.

Väitöskirja on julkaistu yliopiston Acta Universitatis Lappeenrantaensis – tutkimussarjassa numerolla 545 (ISBN 978-952-265-499-1, ISSN 1456-4491). Väitöskirjan painetun version voi ostaa Aalef-kirjakaupasta, puh. 044 744 5511 tai kirjakauppa(at)aalef.fi


Ilmatieteen laitoksen tutkija Janne Hakkarainen on syntynyt vuonna 1981 Helsingissä ja kirjoittanut ylioppilaaksi Korson lukiosta. Filosofian maisteriksi hän valmistui 2010 Helsingin ylipistosta.

Lisätietoja:

Janne Hakkarainen, 045 1240257, janne.hakkarainen@fmi.fi

Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Google+ photo

Olet kommentoimassa Google+ -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s

%d bloggers like this: