Väitös (sovellettu matematiikka): FM Jaakko Ahola
Aika
15.12.2023 klo 12.00 - 16.00
FM Jaakko Ahola esittää väitöskirjansa ”Mathematical modelling and numerical simulation of physical cloud processes in a wide range of spatiotemporal scales” julkisesti tarkastettavaksi Turun yliopistossa perjantaina 15.12.2023 klo 12.00 (Turun yliopisto, Quantum, Auditorio, Vesilinnantie 5, Turku).
Yleisön on mahdollista osallistua väitökseen myös etäyhteyden kautta: https://echo360.org.uk/section/631abfbb-a9d8-45db-9758-b5cb33231453/public (kopioi linkki selaimeen).
Vastaväittäjänä toimii professori Jari Hämälainen (LUT-yliopisto) ja kustoksena professori Marko Mäkelä (Turun yliopisto). Tilaisuus on suomenkielinen. Väitöksen alana on sovellettu matematiikka.
Väitöskirja yliopiston julkaisuarkistossa: https://urn.fi/URN:ISBN:978-951-29-9545-5
***
Tiivistelmä väitöstutkimuksesta:
Ilmastolla ja pilvillä ei voi tehdä hallittuja kokeita laboratorio-olosuhteissa muun muassa sen vuoksi, ettei meillä ole toista maapalloa. Tietyillä ehdoilla yksittäisiä ilmastossa tapahtuvia ilmiöitä voidaan tarkastella myös kokeellisesti, mutta vuorovaikutusten, kokonaisuuksien ja tulevaisuuden näkymien tutkiminen on mahdollista ainoastaan niihin tarkoitetuilla matemaattisilla malleilla. Mallintaminen tarkoittaa, että nämä vuorovaikutukset ja luonnon lait kuvataan matemaattis-fysikaalisilla yhtälöillä. Koska yhtälöt ovat monimutkaisia, niitä ei voi ratkaista paperilla kuten vaikkapa toisen asteen yhtälöitä. Tarvitaan numeerisia menetelmiä löytämään riittävän tarkka ratkaisu ja tietokoneiden voimaa ratkaisemaan suuri määrä yhtälöitä. Kun mallille annetaan tietty alkutila eli lähtöarvot, tietokone pystyy laskemaan tilan muuttumisen ajan myötä. Tällaista tietokoneella tehtävää todellisuuden jäljittelyä kutsutaan simuloinniksi.
Tässä tutkimuksessa esitämme, miten käyttämäämme numeerista pilvimallia voidaan parantaa, jotta sillä pystytään mallintamaan tarkemmin pilvissä tapahtuvia ilmiöitä, kuten sateen muodostumista, myös jääkiteiden osalta. Osoitamme pilvimallin toimivuuden ja näytämme sen tuottavan realistisempia simulaatioita kuin edellinen pilvimallisukupolvi. Mallin yksityiskohtaisuuden lisäyksen ansiosta voimme selvittää esimerkiksi, miten jääkiteet tai tuulen merestä nostattama merisuola vaikuttavat pilvien elinaikaan.
Toisin kuin käyttämämme tarkka pilvimalli, koko maapallon kattavien ilmastomallien resoluutio on varsin karkea. Tämän vuoksi ilmastomallien kuvaamat pilvet ovat rakeisia aivan kuin ensimmäisten kännykkäkameroiden ottamat kuvat. Tarkennamme pilvikuvausta ikään kuin lisäämällä kameraan megapikseleitä. Tämä tarkennus toteutetaan luomalla hienoresoluutioisen pilvimallin avulla koneoppivia malleja eli niin sanottuja sijaismalleja. Sijaismalli tuottaa riittävällä tarkkuudella alkuperäisen pilvimallin tulokset, mutta huomattavasti nopeammin kuin laskennallisesti raskas pilvimalli. Lisäämme tällaisen sijaismallin jo olemassa olevaan ilmastomalliin, mikä mahdollistaa aiempaa tarkemmat ilmastosimulaatiot erityisesti pilvien ominaisuuksien osalta.
Yleisön on mahdollista osallistua väitökseen myös etäyhteyden kautta: https://echo360.org.uk/section/631abfbb-a9d8-45db-9758-b5cb33231453/public (kopioi linkki selaimeen).
Vastaväittäjänä toimii professori Jari Hämälainen (LUT-yliopisto) ja kustoksena professori Marko Mäkelä (Turun yliopisto). Tilaisuus on suomenkielinen. Väitöksen alana on sovellettu matematiikka.
Väitöskirja yliopiston julkaisuarkistossa: https://urn.fi/URN:ISBN:978-951-29-9545-5
***
Tiivistelmä väitöstutkimuksesta:
Ilmastolla ja pilvillä ei voi tehdä hallittuja kokeita laboratorio-olosuhteissa muun muassa sen vuoksi, ettei meillä ole toista maapalloa. Tietyillä ehdoilla yksittäisiä ilmastossa tapahtuvia ilmiöitä voidaan tarkastella myös kokeellisesti, mutta vuorovaikutusten, kokonaisuuksien ja tulevaisuuden näkymien tutkiminen on mahdollista ainoastaan niihin tarkoitetuilla matemaattisilla malleilla. Mallintaminen tarkoittaa, että nämä vuorovaikutukset ja luonnon lait kuvataan matemaattis-fysikaalisilla yhtälöillä. Koska yhtälöt ovat monimutkaisia, niitä ei voi ratkaista paperilla kuten vaikkapa toisen asteen yhtälöitä. Tarvitaan numeerisia menetelmiä löytämään riittävän tarkka ratkaisu ja tietokoneiden voimaa ratkaisemaan suuri määrä yhtälöitä. Kun mallille annetaan tietty alkutila eli lähtöarvot, tietokone pystyy laskemaan tilan muuttumisen ajan myötä. Tällaista tietokoneella tehtävää todellisuuden jäljittelyä kutsutaan simuloinniksi.
Tässä tutkimuksessa esitämme, miten käyttämäämme numeerista pilvimallia voidaan parantaa, jotta sillä pystytään mallintamaan tarkemmin pilvissä tapahtuvia ilmiöitä, kuten sateen muodostumista, myös jääkiteiden osalta. Osoitamme pilvimallin toimivuuden ja näytämme sen tuottavan realistisempia simulaatioita kuin edellinen pilvimallisukupolvi. Mallin yksityiskohtaisuuden lisäyksen ansiosta voimme selvittää esimerkiksi, miten jääkiteet tai tuulen merestä nostattama merisuola vaikuttavat pilvien elinaikaan.
Toisin kuin käyttämämme tarkka pilvimalli, koko maapallon kattavien ilmastomallien resoluutio on varsin karkea. Tämän vuoksi ilmastomallien kuvaamat pilvet ovat rakeisia aivan kuin ensimmäisten kännykkäkameroiden ottamat kuvat. Tarkennamme pilvikuvausta ikään kuin lisäämällä kameraan megapikseleitä. Tämä tarkennus toteutetaan luomalla hienoresoluutioisen pilvimallin avulla koneoppivia malleja eli niin sanottuja sijaismalleja. Sijaismalli tuottaa riittävällä tarkkuudella alkuperäisen pilvimallin tulokset, mutta huomattavasti nopeammin kuin laskennallisesti raskas pilvimalli. Lisäämme tällaisen sijaismallin jo olemassa olevaan ilmastomalliin, mikä mahdollistaa aiempaa tarkemmat ilmastosimulaatiot erityisesti pilvien ominaisuuksien osalta.
Viestintä