Sensitivity of temperate grassland species to elevated atmospheric CO2 and the interaction with temperature and water stress

Selostus: Kohonneen hiilidioksidipitoisuuden, lämpötilan ja kuivuuden vaikutus nurmikasveihin

Ilmastonmuutos ja pitkän sähkökatkon haitat

Tämän diplomityön päätavoitteena oli tutkia millaisia vaikutuksia ilmastonmuutoksella on pitkiin sähkökatkoihin ja miten pitkä sähkökatko vaikuttaa yhteiskunnan toimintoihin sekä sähkönkäyttäjiin. Työn alussa käydään läpi ilmastonmuutos ilmiönä. Sittemmin tutkitaan erilaisia ilmastomalleja ja malleista saatuja tuloksia esimerkiksi lämpötilan ja tuulisuuden osalta. Myös roudan ja tykkylumen esiintymiseen paneudutaan. Yli puolet työstä koostuu yhteiskunnan sähkökatkon sietämisen tutkimisesta. Perustoimintojen, kuten vesijohtojen, lämmityksen ja puhelimen toimintaa tutkitaan. Työssä tehdään myös katsaus kuntien valmistuneisuuteen valmiussuunnitelmien ja varavoiman osalta.

Luonnon kasvihuonekaasulähteiden ja -nielujen laskenta maakunnallisella tasolla

Kiihtyvän kasvihuoneilmiön aiheuttama maailmanlaajuinen ilmastonmuutos on yksi aikamme suurimmista haasteista. Kasvihuoneilmiön voimistuminen on ihmistoiminnan seurausta, mutta myös luonnon omat prosessit toimivat kasvihuonekaasujen lähteinä ja nieluina. Tässä työssä on selvitetty luonnon kasvihuonekaasulähteiden ja –nielujen määrää ja merkitystä maakunnallisella tasolla. Lisäksi työssä on esitetty maakunnallisia toimenpide-ehdotuksia kasvihuonekaasunielujen ylläpitämiseksi ja lisäämiseksi. Esimerkkinä työssä on käytetty Keski-Suomen maakuntaa ja laskenta on kohdistettu vuoteen 2008. Keski-Suomessa luonnon prosessit toimivat vuonna 2008 nettonieluna, jonka suuruus oli 1 813 701 tonnia hiilidioksidiekvivalenttia. Eniten kasvihuonekaasuja sitoi puusto 3 019 360 hiilidioksidiekvivalenttitonnin nielulla. Laskennassa huomioitiin hiilidioksidi, metaani ja dityppioksidi. Laskenta suoritettiin soveltuvilta osin kansallisen kasvihuonekaasuraportoinnin periaatteiden mukaisesti sekä tutkimuskirjallisuuteen perustuvien päästö- ja nielukertoimien avulla. Tämä työ osoittaa luonnon nielujen olevan tärkeässä roolissa ilmastonmuutoksen hillitsemisessä. Nielujen säilyttämiseen ja lisäämiseen tähtäävillä toimenpiteillä ilmakehän kasvihuonekaasupitoisuuksiin voidaan vaikuttaa kustannustehokkaasti sekä maailmanlaajuisella että alueellisella tasolla.

Etätoimintojen säästöpotentiaali Lappeenrannan teknillisessä yliopistossa

Työn lähtökohtana oli arvioida etätoimintojen mahdollistamia laskettavissa olevia hyötyjä organisaatiotasolla. Etätyöskentelyn lisäksi työssä tarkasteltavia etätoimintoja ovat tieto- ja viestintätekniikan välityksellä järjestettävät etäkokoukset ja -seminaarit. Työn tavoitteena oli selvittää Lappeenrannan teknillisen yliopiston (LUT) henkilökunnan halukkuus tehdä etätöitä sekä siihen vaikuttavia tekijöitä. Näiden selvittämiseksi toteutettiin etätyöaiheinen kysely henkilökunnalle. Kyselyn tulosten perusteella arvioitiin liikkumisen sekä tilankäytön aiheuttamien kasvihuonekaasupäästöjen sekä kustannusten säästöpotentiaalia LUT:ssa. Lisäksi suoritettiin muutama etätyöaiheinen teemahaastattelu, joiden perusteella pohdittiin etätyöskentelyn käytännön toteutuksessa huomioitavia asioita. Valtaosa LUT:n henkilökunnasta on kiinnostunut etätyömahdollisuudesta. Etätyöskentelyn yleistymiseksi LUT:ssa tulee lisätä tietoa tästä työn organisointitavasta sekä kehittää yhtenäinen toimintatapa etätyöskentelyn käytännön järjestelyihin liittyen. Etätoimintojen hyödyntäminen mahdollistaa LUT:lle organisaationa merkittävien säästöjen saavuttamisen sekä tilatehokkuutta parantamalla, että työmatkustamista vähentämällä. Säästöjä arvioitiin kasvihuonekaasupäästöinä sekä rahana. Etätyöskentelyllä on merkittävä vaikutus myös organisaation työntekijöiden päivittäisten työmatkojen kulkemisen aiheuttamaan kasvihuonekaasupäästömäärään. Etätoimintojen hyödyntämisellä on huomattava potentiaali etenkin liikkumisen aiheuttamien kasvihuonekaasupäästöjen vähentämisessä Suomessa sekä maailmanlaajuisesti hyödynnettynä globaalin ilmastonmuutoksen hillitsemisessä.

Mathematics inspired by Darwin. Adaptive dynamics of dispersal and cooperation

In 1859, Charles Darwin published his theory of evolution by natural selection, the process occurring based on fitness benefits and fitness costs at the individual level. Traditionally, evolution has been investigated by biologists, but it has induced mathematical approaches, too. For example, adaptive dynamics has proven to be a very applicable framework to the purpose. Its core concept is the invasion fitness, the sign of which tells whether a mutant phenotype can invade the prevalent phenotype. In this thesis, four real-world applications on evolutionary questions are provided. Inspiration for the first two studies arose from a cold-adapted species, American pika. First, it is studied how the global climate change may affect the evolution of dispersal and viability of pika metapopulations. Based on the results gained here, it is shown that the evolution of dispersal can result in extinction and indeed, evolution of dispersalshould be incorporated into the viability analysis of species living in fragmented habitats. The second study is focused on the evolution of densitydependent dispersal in metapopulations with small habitat patches. It resulted a very surprising unintuitive evolutionary phenomenon, how a non-monotone density-dependent dispersal may evolve. Cooperation is surprisingly common in many levels of life, despite of its obvious vulnerability to selfish cheating. This motivated two applications. First, it is shown that density-dependent cooperative investment can evolve to have a qualitatively different, monotone or non-monotone, form depending on modelling details. The last study investigates the evolution of investing into two public-goods resources. The results suggest one general path by which labour division can arise via evolutionary branching. In addition to applications, two novel methodological derivations of fitness measures in structured metapopulations are given.

Ison tuuligeneraattorin roottorin ja staattorin rakennetarkastelu

Maailmanlaajuinen ilmastopolitiikka asettaa vaativia tavoitteita hiilidioksidipäästöjen vähentämiselle. Suurin haaste on tuottaa energiaa mahdollisimman alhaisin kustannuksin käyttäen uusiutuvia ja ympäristöä säästäviä energiamuotoja. Tuulivoimasta on tullut nopeimmin kehittyvä sähköntuotantotapa, ja tuuliturbiinien koon kasvun myötä on myös generaattorien koko kasvanut merkittävästi 1990-luvulta lähtien. Generaattorin massiivisuus suoravetoisessa tuuliturbiinin voimansiirrossa vaatii tarkkoja kuormitustarkasteluja, jotta rakenne kestäisi tuuliturbiinin eliniän. Tuuliturbiinin kuormitukset ovat stokastisia ja toisinaan erittäin suuria, mikä vaikeuttaa kuormitusten määrittämistä. Tuulen kuormitusten lisäksi generaattori altistuu eri toimintojen kautta muillekin kuormituksille, ja tästä syystä on otettava huomioon jarrutuksen, dynaamisen tasapainon ja ohjauksen sekä verkkovikojen aiheuttamat rasitukset tuuliturbiinin voimansiirrolle. Edellisten lisäksi työssä on tarkasteltu erilaisia rakenneratkaisuja sekä pyritty kiinnittämään huomio niiden kuormankantokykyyn ja jäykkyyteen sekä generaattorin keventämismahdollisuuksiin verrattuna perinteisiin radiaalivuogeneraattoreihin. Työssä on pyritty selvittämään rakenteen kuormitukset siten, että pystyttäisiin optimoimaan mahdollisimman kevyt rakenne. Optimoinnin kohteena on pinnarakenteisen generaattorin rakenteen massa puolien, puolan kulmien sekä tukirenkaan ja niistä aiheutuvien erilaisten rakenneyhdistelmien suhteen tarkasteltuna.

Testing FCM technique for the wind energy scenarios in Finland

In the latter days, human activities constantly increase greenhouse gases emissions in the atmosphere, which has a direct impact on a global climate warming. Finland as European Union member, developed national structural plan to promote renewable energy generation, pursuing the aspects of Directive 2009/28/EC and put it on the sharepoint. Finland is on a way of enhancing national security of energy supply, increasing diversity of the energy mix. There are plenty significant objectives to develop onshore and offshore wind energy generation in country for a next few decades, as well as another renewable energy sources. To predict the future changes, there are a lot of scenario methods developed and adapted to energy industry. The Master’s thesis explored “Fuzzy cognitive maps” approach in scenarios developing, which captures expert’s knowledge in a graphical manner and using these captures for a raw scenarios testing and refinement. There were prospects of Finnish wind energy development for the year of 2030 considered, with aid of FCM technique. Five positive raw scenarios were developed and three of them tested against integrated expert’s map of knowledge, using graphical simulation. The study provides robust scenarios out of the preliminary defined, as outcome, assuming the impact of results, taken after simulation. The thesis was conducted in such way, that there will be possibilities to use existing knowledge captures from expert panel, to test and deploy different sets of scenarios regarding to Finnish wind energy development.