Maastoajoneuvon käyttöliittymän reaaliaikasimulaattori

Työn tavoitteena oli kehittää ja toteuttaa reaaliaikasimulaattori maastoajoneuvon käyttöliittymälle, jota ajoneuvon kuljettajakäyttää ajon aikana. Simulaattori oli tarkoitettu ensisijaisesti käyttöliittymän testaukseen, mutta sen pitää olla helposti laajennettavissa esimerkiksi koulutuskäyttöön. Mallinnustyökaluina oli tarkoitus käyttääpääsääntöisesti markkinoilta saatavia valmiita ohjelmistoja. Simulaattorin toteutuksessa käytettiin myös manuaalista ohjelmointia, koska valituilla ohjelmistoilla ei suoraan voinut saavuttaa reaaliaikaista visualisointia. Käsin kirjoitetut koodit hoitavat valmiilla ohjelmistoilla tehtyjen osien välisen tiedonsiirron. Varsinainen mallintaminen oli valituilla ohjelmistoilla helppoa ja nopeaa. Työn tuloksena saatiintoteutettua simulaattori, jonka vaikutelma oli reaaliaikainen. Käytettävyystestit onnistuivat hyvin simulaattorin avulla. Simulointimallin modulaarisuuden ansiosta mallia on helppo päivittää. Simulaattorin jatkokehityksessä oleelliset seikat ovat visualisoinnin parantaminen ja todellista ajoneuvoa vastaavan dynamiikan lisääminen.

Vaiheohjatut antenniryhmät GSM-tukiasemissa

Diplomityön aiheena oli selvittää onko Suomessa GSM-tukiasemissa käytössä vaiheohjattuja antenniryhmiäja olisiko tällaisten antennien käyttöön kiinnostusta tai mitään es-teitä. Lähtökohtana tälle työlle oli ajatus GSM-tukiasema-antennista, jota voitaisiin kääntää tarpeen mukaan haluttuun suuntaan. Vaiheohjatut antenniryhmät mahdollistavat juuri tällaisen antennin keilan kääntämisen ja muokkaamisen elektronisesti, ilman kuluvia osia. Keilan muitakin ominaisuuksia voidaan säätää, kuten muotoa ja keilojen määrää. Nämä ominaisuudet mahdollistaisivat esimerkiksi ruuhkaisilla alueilla keilojen lisäämisen, jolloin alueen puhelujen välityskapasiteetti kasvaisi.Tarvittaessa voitaisiin myös keilan muotoa muuttaa. Esimerkiksi hätätilanteessasaadaan haluttu keila suunnattua tarkasti tietylle alueelle tai toiselle tukiasemalle ja näin varmistettua kuuluvuus. Myös huoltotoimenpiteet joissakin tapauksissa helpottuisivat. Etenkin vaikeakulkuisissa paikoissa sijaitsevien tukiasemien ensiapu, esimerkiksi antennin fyysisesti kääntyessä, voitaisiin hoitaa etänä kääntämällä pelkkää keilaa ja tässä tapauksessa kääntää antenni tukiaseman normaalin huollon yhteydessä. Suurimpia ongelmakohtia kyseisen tekniikan käyttöönotossa on ollut hinta, mutta muun muassa uusien valmistustekniikoiden avulla vaiheohjattujen antenniryhmien hintoja ollaan saatu pudotettua.

Ilmatorjuntaohjuksen laukaisualustan vaaitusjärjestelmän kehittäminen

Työn tavoitteena oli vaaitusjärjestelmän kehittäminen ITO 2005 Asrad-R –ohjusjärjestelmän laukaisualustalle. Järjestelmäkontin jokaiseen kulmaan suunniteltiin nostojalat, joita voitiin kääntää sekä nostaa ja laskea hydraulisesti. Järjestelmään kuului myös hydraulikäyttöinen asetaso, jonka ylä- ja ala-asennoilla oli erillinen lukitus. Tärkein vaadittu toiminto oli järjestelmäkontin vaaitus maan vetovoiman suhteen epätasaisella alustalla sekä maastossa että kuorma-auton päällä. Lisäksi tarvittiin nostojalkojen nostoliikkeelle toiminto, jolla konttia nostetaan ja lasketaan siten, että se säilyttää lähtökulmansa. Kaikkia nostojalkojen sylintereitä oli mahdollista käyttää myös yksittäin. Järjestelmällä oli kovat ympäristövaatimukset, koska se oli suunniteltu sotalaitteeksi rauhan ja kriisin aikaista toimintaa varten. Riittävät vapausasteet järjestelmän toimimiseksi ajoneuvon apurungon päällä saatiin nostojalkojen rotaatioliikkeen joustosta ja tassujen liukumisesta poikittain apurungon kiinnikkeissä. Maastossa nostojalat olivat täysin jäykkiä ja liukuminen tapahtui tassujen ja maalevyjen välillä. Hydraulijärjestelmässä käytettiin on/off-magneettiventtiilejä, koska liikkeet olivat hitaita ja vaadittuun tarkkuuteen ja nopeuteen päästiin helposti. Keskeisiä suunnittelun lähtökohtia olivat rakenteiden keveys, järjestelmän yksinkertaisuus, hinta ja toimintavarmuus. Yksinkertaisella ja edullisella järjestelmällä saatiin aikaan hyvin toimiva ratkaisu.

Paperitehtaan melukartoitus

Tässä diplomityössä on selvitetty Stora Enso Publication Papers Oy Ltd:n Summan tehtaiden ympäristömelun leviämistä tehtaiden ympärillä oleviin häiriintyviin kohteisiin. Ympäristömelua tutkittiin ympäristömelumittauksilla ja mallintamalla SoundPLAN –ohjelmalla. Työssä on ympäristömelun lisäksi tarkastelu työsuojelumielessä Summan tehtaiden voimalaitoksen melua. Työssä selvitettiin Summan tehtaiden merkittävimpien äänilähteiden äänitehotasot. Maastotietojen ja äänitehotasojen perusteella luotiin melumallit koko tehtaalle ja melua tuottaville osastoille. Melumallien avulla saatiin selville, miten melu leviää ympäristöön. Suurimpiin melulähteisiin, kuorimoon ja PK2:n ilmastointikoneisiin, laadittiin meluntorjuntaehdotukset ja tarkasteltiin uusien mallien avulla toimenpiteiden vaikutusta melun leviämiseen. Tulosten perusteella voidaan todeta, että Summan tehtaiden ympäristömelu ei ylitä lupa-arvoja häiriintyvissä kohteissa. Summan tehtaiden voimalaitoksella suoritettiin annosmelumittaukset ja laadittiin meluntorjuntaohjelma. Meluntorjuntaohjelmassa selvitettiin melun syyt, esitettiin meluntorjuntatoimenpiteitä ja niiden toteuttamissuunnitelma sekä ohjelman uusimisajankohta.

Simuloinnin hyödyntäminen ajoneuvon kestoikäanalyysissä

Diplomityö tehtiin Patria Land & Armament Oy:n toimeksiannosta. Patria Land & Armament Oy:n tuotteisiin kuuluvat vaativiin maasto-olosuhteisiin soveltuvat sotilasajoneuvot. Tuotesuunnittelussa otetaan huomioon ajoneuvon koko elinkaari, joten väsymismitoitus ja kestoikäanalyysit ovat suunnittelun tärkeitä osa-alueita. Kestoikäanalyysit ovat perinteisesti pohjautuneet mittausten avulla määritettyyn jännityshistoriaan. Työn tavoitteena oli tutkia tietokonesimuloinnin soveltuvuutta maastoajoneuvon jännityshistorian määrittämiseen. Selvityksen perusteella muodostettiin kohdeyrityksen tarpeisiin soveltuva ja kestoikäanalyysiä helpottava simulointiympäristö. Tietokonesimuloinnin tuloksien tarkkuutta tutkittiin mittaamalla todellisen ajoneuvon käyttäytymistä. Simulointiympäristö toteutettiin analysoimalla joustavia kappaleita ADAMS dynamiikkaohjelmistolla. Kappaleiden joustavuus mallinnettiin kelluvan koordinaatiston menetelmällä ja siihen käytettiin PATRAN/NASTRAN elementtimenetelmäohjelmistoa. Simulointiympäristön toimivuus testattiin case-esimerkin avulla. Esimerkissä tutkittiin AMV:n alatukivarren rasituksia. Tuloksista havaittiin, että simuloimalla on mahdollista tuottaa maastoajoneuvon rakenteiden jännityshistoria. Eri parametrien tutkiminen onnistuu vaivattomasti, mutta simuloimalla määritetyn kestoiän absoluuttisiin arvoihin tulee suhtautua varauksella.

Altistuminen PAH-yhdisteille kreosoottikyllästetyn puun käsittelyssä

Tässä työssä selvitettiin altistutaanko kreosoottikyllästetyn puun käsittelyssä polysyklisille aromaattisille hiilivedyille ja mistä työsuojelullisista syistä altistumista tapahtuu. Lisäksi työssä selvitettiin mitä altistuminen tarkoittaa työnantajan kannalta. Altistumista tarkasteltiin työturvallisuuden näkökulmasta. Lähtöaineisto koostui maastossa toteutetuista tutkimuksista. Aineisto kerättiin kesällä 2009 kolmesta Itä-Suomessa sijaitsevasta kohteesta, joissa käsiteltiin kreosootilla kyllästettyä puuta. Altistumisen todentamiseksi tutkimukseen osallistuneilta työntekijöiltä pyydettiin virtsanäytteet, joista analysoitiin yhden yleisimmän PAH-altistumista indikoivan merkkiaineen, virtsan 1-pyrenolin pitoisuuksia työntekijöillä. Altistumisen syiden selvittämiseksi työntekijöitä haastateltiin ja havainnoitiin. Tulosten perusteella työntekijät altistuvat PAH-yhdisteille työssään. PAH-altistumisen merkkiaineena olleelle virtsan 1-pyrenolille ei toimenpiderajaa tällä hetkellä ole, mutta se on Työterveyslaitoksella suunnitteilla. Lainsäädäntö velvoittaa erinäisin toimenpitein työnantajaa minimoimaan työntekijöiden altistumisen syöpäsairauden vaaraa aiheuttaville aineille, kuten PAH-yhdisteille. Tulosten perusteella työsuojelutoimenpiteitä on syytä tehostaa altistumisen minimoimiseksi ja etenkin ihon suojaamiseen on syytä kiinnittää erityistä huomiota.

ZigBee-verkot ja evaluointilaitteen suunnittelu

In this thesis a closer look at ZigBee wireless network protocol was made and a ZigBee evaluation device was designed and built for testing it. ZigBee is a digital wireless network technology published in 2004, which was developed for wireless control and automation systems. It is based on the IEEE 802.15.4-2003 standard, and its aim was to create a reliable wireless networking protocol with secure data transmissions, low power consumption and low manufacturing costs. The low power consumption requirement has also led to a slow data rate and a short range, but in a ZigBee network individual network devices can route messages to each other, so short range is not a problem. In automation and control systems a fast data rate is not usually an important requirement either. ZigBee network can form automatically and one ZigBee network can theoretically include thousands of devices, all of which can communicate with each other. ZigBee network is also self-healing, so an individual device dropping out of the network, like breaking down, does not affect functionality of the network. Evaluation device was designed and implemented in four different versions, which were tested with six different antenna designs. All antennas were tested at a range of 100 meters in an open terrain using two different frequencies and transmission powers. Also a range test was performed for selected antennas using transmission power of 4,5 dBm, which was maximum power of the ZigBee chip used in the evaluation device. Range test resulted in a measured range of several hundred meters, which can be considered as a good result for a short-range technology.

Hulevesikuormitus ja sen vähentäminen rakennetulla alueella

Työssä tarkasteltiin hulevesien ravinnekuormituksen muodostumista ja kuormituksen vähentämismahdollisuuksia rakennetussa ympäristössä esimerkkialueena Sunisenlahden valuma-alue. Työn tavoitteena oli löytää ns. hotspot- alueet ja esittää valuma-alueelle osa-alueittain käsittelymenetelmä, joka soveltuu kyseisen alueen hulevesien käsittelyyn, huomioi alueen maankäytön, maastoprofiilin, maanomistuksesta ja maaperästä johtuvat rajoitukset. Sunisenlahden valuma-alue on kokonaisuudessaan rakennettua, jakautuen 24 osavaluma-alueeseen, joiden pinta-alat ja maankäyttö poikkeavat toisistaan. Alueella on kauttaaltaan sadevesiverkosto, jonka purku tapahtuu pääosin Sunisenlahdelle. Osa valuma-alueista on keskustamaisia, osa väljästi rakennettua pientaloaluetta. Joillakin valuma-alueilla on myös toimintoja, joiden hulevesien käsittely edellyttää myös haitta-aineiden poistamista. Valuma-alueella tutkittiin ravinnekuormituksen muodostumista näyttein 12 näytepisteellä. Typpikuormituksesta hulevesien osuus on noin 48 % ja fosforikuormituksesta hulevesien osuus on noin 36 %.

Uutta tietoa Kainuun soista : Kainuun suoselvitys -projektin tulosraportti

Raportissa esitellään Kainuun suoselvitys -projektin keskeisimpiä tuloksia ja niistä vedettyjä johtopäätöksiä. Vuosina 2010–2012 toteutetun projektin tarkoituksena on ollut parantaa tietopohjaa Kainuun soista, ja sitä kautta luoda edellytyksiä soiden eri käyttömuotojen yhteensovittamiselle ja samalla nostaa esille Kainuun soihin liittyviä mahdollisuuksia. Soiden käyttö nähtiin projektissa laajasti, sisältäen paitsi erilaiset taloudellisen hyödyntämisen muodot myös soiden merkityksen ihmisten virkistykselle ja hyvinvoinnille sekä luonnon monimuotoisuudelle ja monille sääteleville toiminnoille. Taustana projektille on samaan aikaan laadittu kansallinen suostrategia. Sen mukaan soiden luonnontilaa muuttavien toimintojen, maa-, metsä- ja turvetalouden, tulisi jatkossa toimia jo ojitetuilla tai muuten merkittävästi muuttuneilla soilla. Näin soiden luonnontilaisuudesta hyötyville soiden käytön muodoille ja ekosysteemipalveluille jää paremmin tilaa toimia. Kainuu on Suomen kolmanneksi soisin maakunta. Suot ovat keskeinen osa sen luontoa ja maisemaa ja myös monipuolinen luonnonvara. Valtaosa Kainuun suopinta-alasta on ojitettu. Uutta tietoa on projektissa tuotettu paikkatietomenetelmin ja kohdennetuin maastoselvityksin. Raportin aihepiirejä ovat Kainuun soiden käyttö, jäljellä olevat ojittamattomat suot, suojeltujen soiden vesitaloudellinen eheys, metsätalouden käytöstä poistuvat ojitetut suot, soiden merkitys virkistyksen ja matkailun kannalta sekä maastossa tutkittujen 143 suon arviointi turpeennoston ja luonnon monimuotoisuuden kannalta. Raportissa esitetään, että kansallisen suostrategian tavoite soiden kestävästä ja vastuullisesta käytöstä ja suojelusta on mahdollista saavuttaa eri toimijoiden yhteistyön ja maankäytön ohjauksen avulla. Se edellyttää sitoutumista suostrategian linjauksiin sekä tietopohjan parantamista soista ja eri toimintojen vaikutuksista. Kainuun suoselvitys -projektissa on osaltaan tuotettu tätä tietoa ja myös kehitelty menetelmiä sen hankkimiseksi.

Synthesis, characterization and chemical sensor application of conducting polymers

Polymeric materials that conduct electricity are highly interesting for fundamental studies and beneficial for modern applications in e.g. solar cells, organic field effect transistors (OFETs) as well as in chemical and bio‐sensing. Therefore, it is important to characterize this class of materials with a wide variety of methods. This work summarizes the use of electrochemistry also in combination with spectroscopic methods in synthesis and characterization of electrically conducting polymers and other π‐conjugated systems. The materials studied in this work are intended for organic electronic devices and chemical sensors. Additionally, an important part of the presented work, concerns rational approaches to the development of water‐based inks containing conducting particles. Electrochemical synthesis and electroactivity of conducting polymers can be greatly enhanced in room temperature ionic liquids (RTILs) in comparison to conventional electrolytes. Therefore, poly(para‐phyenylene) (PPP) was electrochemically synthesized in the two representative RTILs: bmimPF6 and bmiTf2N (imidazolium and pyrrolidinium‐based salts, respectively). It was found that the electrochemical synthesis of PPP was significantly enhanced in bmimPF6. Additionally, the results from doping studies of PPP films indicate improved electroactivity in bmimPF6 during oxidation (p‐doping) and in bmiTf2N in the case of reduction (n‐doping). These findings were supported by in situ infrared spectroscopy studies. Conducting poly(benzimidazobenzophenanthroline) (BBL) is a material which can provide relatively high field‐effect mobility of charge carriers in OFET devices. The main disadvantage of this n‐type semiconductor is its limited processability. Therefore in this work BBL was functionalized with poly(ethylene oxide) PEO, varying the length of side chains enabling water dispersions of the studied polymer. It was found that functionalization did not distract the electrochemical activity of the BBL backbone while the processability was improved significantly in comparison to conventional BBL. Another objective was to study highly processable poly(3,4‐ethylenedioxythiophene) poly(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS) water‐based inks for controlled patterning scaled‐down to nearly a nanodomain with the intention to fabricate various chemical sensors. Developed PEDOT:PSS inks greatly improved printing of nanoarrays and with further modification with quaternary ammonium cations enabled fabrication of PEDOT:PSS‐based chemical sensors for lead (II) ions with enhanced adhesion and stability in aqueous environments. This opens new possibilities for development of PEDOT:PSS films that can be used in bio‐related applications. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are a broad group of π‐conjugated materials consisting of aromatic rings in the range from naphthalene to even hundred rings in one molecule. The research on this type of materials is intriguing, due to their interesting optical properties and resemblance of graphene. The objective was to use electrochemical synthesis to yield relatively large PAHs and fabricate electroactive films that could be used as template material in chemical sensors. Spectroscopic, electrochemical and electrical investigations evidence formation of highly stable films with fast redox response, consisting of molecules with 40 to 60 carbon atoms. Additionally, this approach in synthesis, starting from relatively small PAH molecules was successfully used in chemical sensor for lead (II).

Hyökkäyksestä puolustukseen : taktiikan kehittymisen ensimmäiset vuosikymmenet Suomessa

This study deals with the development of military tactics in Finland from independence to the early 1950s. The research is divided into three periods: the time before the Winter and Continuation wars and the time after the wars. Based mainly on archive sources each period and subject is dealt with in chronological order. The objective was to study the development features in Finnish tactics and the foreign impact on its development. Before the Winter War, offence was regarded as the only course of action that could redress the balance of power in a possible war against the Soviet Union. Defence lacked the depth considered essential in European thinking because the troops were few and the heavily forested terrain prevented the deployment of automatic weapons in echelon. Delaying action was most clearly based on Finnish concepts. Between the world wars, Finnish tactics was very pan-European. Mainly through German influence, the overall thinking followed the emphases of the international mainstream with many influences from other European countries, mainly from Sweden. However, the principles of the mainstream were adapted to suit the circumstances and position of Finland. The short Winter War against the Soviet Union proved that Finnish tactics was on the right track in its basic principles. During the Continuation War it was determined that tactical thinking could not rely solely on offence, but should be based to a greater extent on terms dictated by defensive tactics. During the static phase of the Continuation War, Finland did not receive adequate intelligence on the advances in the offensive capabilities of the Soviet Union. This was why defence tactics was influenced by German combat experiences against the Red Army. In repelling the massive Soviet attack, the use of deeper echelons was adopted as the basic principle in Finland. After the war, the East - West confrontation put Finland in a totally new position. Because combat deep inside Finnish territory in future war seemed probable, Finland adopted a doctrine of territorial defence. Army tactics expanded to more effectively include combat on the coast, in centers of population and in the northern areas of the country. The years after the wars had very little effect on Finnish tactics: development of defence tactics continued further toward defence in depth as a combat model. During the period of the present study, Finnish tactics developed from mainly offensive thinking to emphasizing defensive combat.

Large-eddy simulation of wind flows over complex terrains for wind energy applications

Wind energy has obtained outstanding expectations due to risks of global warming and nuclear energy production plant accidents. Nowadays, wind farms are often constructed in areas of complex terrain. A potential wind farm location must have the site thoroughly surveyed and the wind climatology analyzed before installing any hardware. Therefore, modeling of Atmospheric Boundary Layer (ABL) flows over complex terrains containing, e.g. hills, forest, and lakes is of great interest in wind energy applications, as it can help in locating and optimizing the wind farms. Numerical modeling of wind flows using Computational Fluid Dynamics (CFD) has become a popular technique during the last few decades. Due to the inherent flow variability and large-scale unsteadiness typical in ABL flows in general and especially over complex terrains, the flow can be difficult to be predicted accurately enough by using the Reynolds-Averaged Navier-Stokes equations (RANS). Large- Eddy Simulation (LES) resolves the largest and thus most important turbulent eddies and models only the small-scale motions which are more universal than the large eddies and thus easier to model. Therefore, LES is expected to be more suitable for this kind of simulations although it is computationally more expensive than the RANS approach. With the fast development of computers and open-source CFD software during the recent years, the application of LES toward atmospheric flow is becoming increasingly common nowadays. The aim of the work is to simulate atmospheric flows over realistic and complex terrains by means of LES. Evaluation of potential in-land wind park locations will be the main application for these simulations. Development of the LES methodology to simulate the atmospheric flows over realistic terrains is reported in the thesis. The work also aims at validating the LES methodology at a real scale. In the thesis, LES are carried out for flow problems ranging from basic channel flows to real atmospheric flows over one of the most recent real-life complex terrain problems, the Bolund hill. All the simulations reported in the thesis are carried out using a new OpenFOAM® -based LES solver. The solver uses the 4th order time-accurate Runge-Kutta scheme and a fractional step method. Moreover, development of the LES methodology includes special attention to two boundary conditions: the upstream (inflow) and wall boundary conditions. The upstream boundary condition is generated by using the so-called recycling technique, in which the instantaneous flow properties are sampled on aplane downstream of the inlet and mapped back to the inlet at each time step. This technique develops the upstream boundary-layer flow together with the inflow turbulence without using any precursor simulation and thus within a single computational domain. The roughness of the terrain surface is modeled by implementing a new wall function into OpenFOAM® during the thesis work. Both, the recycling method and the newly implemented wall function, are validated for the channel flows at relatively high Reynolds number before applying them to the atmospheric flow applications. After validating the LES model over simple flows, the simulations are carried out for atmospheric boundary-layer flows over two types of hills: first, two-dimensional wind-tunnel hill profiles and second, the Bolund hill located in Roskilde Fjord, Denmark. For the twodimensional wind-tunnel hills, the study focuses on the overall flow behavior as a function of the hill slope. Moreover, the simulations are repeated using another wall function suitable for smooth surfaces, which already existed in OpenFOAM® , in order to study the sensitivity of the flow to the surface roughness in ABL flows. The simulated results obtained using the two wall functions are compared against the wind-tunnel measurements. It is shown that LES using the implemented wall function produces overall satisfactory results on the turbulent flow over the two-dimensional hills. The prediction of the flow separation and reattachment-length for the steeper hill is closer to the measurements than the other numerical studies reported in the past for the same hill geometry. The field measurement campaign performed over the Bolund hill provides the most recent field-experiment dataset for the mean flow and the turbulence properties. A number of research groups have simulated the wind flows over the Bolund hill. Due to the challenging features of the hill such as the almost vertical hill slope, it is considered as an ideal experimental test case for validating micro-scale CFD models for wind energy applications. In this work, the simulated results obtained for two wind directions are compared against the field measurements. It is shown that the present LES can reproduce the complex turbulent wind flow structures over a complicated terrain such as the Bolund hill. Especially, the present LES results show the best prediction of the turbulent kinetic energy with an average error of 24.1%, which is a 43% smaller than any other model results reported in the past for the Bolund case. Finally, the validated LES methodology is demonstrated to simulate the wind flow over the existing Muukko wind farm located in South-Eastern Finland. The simulation is carried out only for one wind direction and the results on the instantaneous and time-averaged wind speeds are briefly reported. The demonstration case is followed by discussions on the practical aspects of LES for the wind resource assessment over a realistic inland wind farm.

Bacterial community structure and petroleum hydrocarbon degradation in the Baltic Sea

The Baltic Sea is unique by its biological, geochemical and physical features. The number of species of larger organisms is small and the species composition is distinctive. On the contrary microbial communities are diverse. Because of the low salinity levels, bacterial communities differ from the ones in the oceans. Knowing the structure of these communities better and how they response to different environmental conditions helps us to estimate how different factors affect the balance and function of the Baltic Sea ecosystem. Bacteria are the key players when it comes to natural biogeochemical processes and human-induced phenomena like eutrophication, oil spills or disposal of other harmful substances to the sea ecosystem. In this thesis, bacterial community structure in the sea surface microlayer and subsurface water of the Archipelago Sea were compared. In addition, the effect of diatom derived polyunsaturated aldehydes on bacterial community structure was studied by a mesocosm experiment. Diesel, crude oil and polycyclic aromatic hydrocarbon degradation capacity of the Baltic Sea bacteria was studied in smaller scale microcosm experiments. In diesel oil experiments bacteria from water phase of the Archipelago Sea was studied. Sediment and iron manganese concretions collected from the Gulf of Finland were used in the crude oil and polycyclic aromatic hydrocarbon experiments. The amount of polycyclic aromatic hydrocarbon degradation genes was measured in all of the oil degradation experiments. The results show how differences in bacterial community structure can be seen in the sea surface when compared to the subsurface waters. The mesocosm experiment demonstrated how diatom-bacteria interactions depend on other factors than diatom derived polyunsaturated aldehydes, which do not seem to have an effect on the bacterial community structure as has been suggested in earlier studies. The dominant bacterial groups in the diesel microcosms differed in samples taken from a pristine site when compared to a site with previous oil exposure in the Archipelago Sea area. Results of the study with sediment and iron-manganese concretions indicate that there are diverse bacterial communities, typical to each bottom type, inhabiting the bottoms of the Gulf of Finland capable to degrade oil and polycyclic aromatic hydrocarbon compounds.  

Remote sensing for three-dimensional modelling of hydromorphology

Successful management of rivers requires an understanding of the fluvial processes that govern them. This, in turn cannot be achieved without a means of quantifying their geomorphology and hydrology and the spatio-temporal interactions between them, that is, their hydromorphology. For a long time, it has been laborious and time-consuming to measure river topography, especially in the submerged part of the channel. The measurement of the flow field has been challenging as well, and hence, such measurements have long been sparse in natural environments. Technological advancements in the field of remote sensing in the recent years have opened up new possibilities for capturing synoptic information on river environments. This thesis presents new developments in fluvial remote sensing of both topography and water flow. A set of close-range remote sensing methods is employed to eventually construct a high-resolution unified empirical hydromorphological model, that is, river channel and floodplain topography and three-dimensional areal flow field. Empirical as well as hydraulic theory-based optical remote sensing methods are tested and evaluated using normal colour aerial photographs and sonar calibration and reference measurements on a rocky-bed sub-Arctic river. The empirical optical bathymetry model is developed further by the introduction of a deep-water radiance parameter estimation algorithm that extends the field of application of the model to shallow streams. The effect of this parameter on the model is also assessed in a study of a sandy-bed sub-Arctic river using close-range high-resolution aerial photography, presenting one of the first examples of fluvial bathymetry modelling from unmanned aerial vehicles (UAV). Further close-range remote sensing methods are added to complete the topography integrating the river bed with the floodplain to create a seamless high-resolution topography. Boat- cart- and backpack-based mobile laser scanning (MLS) are used to measure the topography of the dry part of the channel at a high resolution and accuracy. Multitemporal MLS is evaluated along with UAV-based photogrammetry against terrestrial laser scanning reference data and merged with UAV-based bathymetry to create a two-year series of seamless digital terrain models. These allow the evaluation of the methodology for conducting high-resolution change analysis of the entire channel. The remote sensing based model of hydromorphology is completed by a new methodology for mapping the flow field in 3D. An acoustic Doppler current profiler (ADCP) is deployed on a remote-controlled boat with a survey-grade global navigation satellite system (GNSS) receiver, allowing the positioning of the areally sampled 3D flow vectors in 3D space as a point cloud and its interpolation into a 3D matrix allows a quantitative volumetric flow analysis. Multitemporal areal 3D flow field data show the evolution of the flow field during a snow-melt flood event. The combination of the underwater and dry topography with the flow field yields a compete model of river hydromorphology at the reach scale.