Ilmakehän vesipisaroiden monivaiheiset prosessit
Väitöstilaisuuden tiedot
Väitöstilaisuuden päivämäärä ja aika
Väitöstilaisuuden paikka
Oulun yliopisto, sali L2
Väitöksen aihe
Ilmakehän vesipisaroiden monivaiheiset prosessit
Väittelijä
Filosofian maisteri Sampo Vepsäläinen
Tiedekunta ja yksikkö
Oulun yliopiston tutkijakoulu, Luonnontieteellinen tiedekunta, Nano- ja molekyylisysteemien tutkimusyksikkö
Oppiaine
Fysiikka
Vastaväittäjä
Professori Markus Petters, Kalifornian yliopisto, Riverside
Kustos
Professori Nønne Prisle, Oulun yliopisto
Pinta-aktiiviset aineet lisäävät merkittävästi epävarmuutta pilvipisaroiden kasvussa ja aktivoinnissa
Ilmakehän aerosolit ovat pieniä ilmassa leijuvia hiukkasia, jotka tarjoavat pintoja vesihöyryn tiivistymiselle. Tämä luo lopulta pilvipisaroita. Aerosolipisarat sisältävät usein pinta-aktiivisia aineita, jotka adsorboituvat liuosten pintaan ja voivat vaikuttaa kasvavien pisaroiden ominaisuuksiin. Pinta-aktiiviset aineet voivat myös muodostaa erilaisia aggregaattirakenteita pisaroiden sisällä.
Väitöskirjassani tutkitaan 1) pinta-adsorption ja 2) pinta-aktiivisen aineen itse-aggregaation vaikutuksia pilvipisaroiden kasvuun ja aktivoitumiseen termodynaamisen mallinnuksen avulla.
Väitöskirjan ensimmäinen osuus osoittaa, että eri pinta-aktiivisuusmallit voivat ennustaa merkittävästi erilaisia tuloksia pilvipisaroiden aktivoitumiselle. Lisäksi eri mallien välinen yhteisymmärrys vaihtelee tutkitun systeemin kanssa. Nämä tulokset korostavat, että pinta-adsorption vaikutukset tulisi määrittää useille ilmakehän kannalta merkityksellisille olosuhteille ja aerosolityypeille. Tämä välttää ennusteita liiallista yleistämistä yhden tyyppisen pinta-aktiivisen aerosolin tai pinta-aktiivisuusmallin tulosten perusteella.
Toinen osa näyttää, että itseaggregaatioilmiöt aiheuttavat vain vähäisiä vaikutuksia pilvipisaroiden aktivaatiolle mutta merkittäviä vaikutuksia havaitaan pisaroiden kasvun aikaisemmissa vaiheissa. Tämä erot ilmenevät pääasiassa eroina pisaroiden vesipitoisuudessa tietyissä ympäristön kosteuksissa (RH < 100 %). Vesipitoisuus vaikuttaa pisaroiden kasvunopeuksiin ja optisiin ominaisuuksiin. Itseaggregaatioilmiöt voivat siten vaikuttaa ilmakehän näkyvyyteen sekä ilmaston kannalta merkityksellisiin vuorovaikutuksiin pisaroiden ja säteilyn välillä.
Väitöskirjassani tutkitaan 1) pinta-adsorption ja 2) pinta-aktiivisen aineen itse-aggregaation vaikutuksia pilvipisaroiden kasvuun ja aktivoitumiseen termodynaamisen mallinnuksen avulla.
Väitöskirjan ensimmäinen osuus osoittaa, että eri pinta-aktiivisuusmallit voivat ennustaa merkittävästi erilaisia tuloksia pilvipisaroiden aktivoitumiselle. Lisäksi eri mallien välinen yhteisymmärrys vaihtelee tutkitun systeemin kanssa. Nämä tulokset korostavat, että pinta-adsorption vaikutukset tulisi määrittää useille ilmakehän kannalta merkityksellisille olosuhteille ja aerosolityypeille. Tämä välttää ennusteita liiallista yleistämistä yhden tyyppisen pinta-aktiivisen aerosolin tai pinta-aktiivisuusmallin tulosten perusteella.
Toinen osa näyttää, että itseaggregaatioilmiöt aiheuttavat vain vähäisiä vaikutuksia pilvipisaroiden aktivaatiolle mutta merkittäviä vaikutuksia havaitaan pisaroiden kasvun aikaisemmissa vaiheissa. Tämä erot ilmenevät pääasiassa eroina pisaroiden vesipitoisuudessa tietyissä ympäristön kosteuksissa (RH < 100 %). Vesipitoisuus vaikuttaa pisaroiden kasvunopeuksiin ja optisiin ominaisuuksiin. Itseaggregaatioilmiöt voivat siten vaikuttaa ilmakehän näkyvyyteen sekä ilmaston kannalta merkityksellisiin vuorovaikutuksiin pisaroiden ja säteilyn välillä.
Viimeksi päivitetty: 3.4.2025