Satelliitti-instrumentti IASI ja sen sovellukset sääpalvelulle

IASI on vuodesta 2007 käytössä ollut satelliitti-instrumentti Metop-polaarisatelliitissa. IASI-mittauksista johdettuja lopputuotteita ovat mm. lämpötilan ja kosteuden pystyprofiilit, pilven ylärajan lämpötila ja paine sekä eri hivenkaasujen pitoisuudet. Tämä työ on alkua IASI:n käyttöönotolle Ilmatieteen laitoksella. Työssä selvitetään IASI:n lämpötilaprofiileiden ja pilven ylärajan paineen soveltuvuutta sääpalvelulle vertailemalla niitä jo käytössä oleviin sääpalvelun työkaluihin. IASI-mittauksista johdettuja lämpötilaprofiileita verrataan Ilmatieteen laitoksen operatiivisiin pintaluotauksiin. Lisäksi tarkastellaan IASI:n lämpötilaprofiileiden vaikutusta paikallisen analyysi- ja ennustustyökalu LAPS:in lämpötila-analyysiin. IASI:n pilven ylärajan lämpötiloja verrataan AVHRR-radiometrista johdettuihin pilven ylärajan lämpötiloihin. IASI:sta ja AVHRR:stä johdetut keskimääräiset lämpötilat olivat lähes samat alapilville. Yläpilville ja osittain läpinäkyville cirrus-pilville lämpötilaero oli noin 5 Celsius-astetta. IASI:n lämpötilaluotaukset osoittautuivat käyttökelpoisiksi etenkin keski- ja ylätroposfäärissä (350 - 600 hPa), jossa IASI:n antama lämpötila erosi pintaluotauksen lämpötilasta vain noin +-1 Celsius-astetta. IASI:n lämpötilaluotausten suurin ongelma on mittausten katkeaminen pilven ylärajaan. IASI-luotauksilla oli suuri vaikutus LAPS-lämpötila-analyysiin mallin koko alueella, mutta vertailuaineiston puutteessa ei voida varmasti sanoa onko vaikutus positiivinen vai negatiivinen. Tulokset ovat lupaavia. IASI:n lämpötilaluotaukset ja pilven ylärajan lämpötila vaikuttavat käyttökelpoisilta sääpalvelun tarpeisiin.

Suomen talviukkoset 2003-2007

Tutkimuksen tarkoitus on kartoittaa Suomen talviukkosten ominaisuuksia ja klimatologiaa. Tiedot Suomen talviukkosten klimatologista tutkimusta varten kerättiin mm. salamanpaikantimilta ja ihmisten IL:lle tiedottamista havainnoista, SYNOP-kartoilta, rintama-analyyseistä, luotauksista ja luotaustietojen pohjalta piirretyistä salamakartoista sekä sadetutkan kuvista. Tutkimuksessa määriteltiin talviukkoseksi yksi tai useampi salamahavainto säätilanteessa, jossa salamahavaintopaikkaan ja -aikaan nähden lähimmistä synop-havainnoista ainakin yhdessä on havaittu joko ≤ 0 °C lämpötila tai lumi- tai räntäsadetta. Näin rajattuna vuosina 2003-2007 talviukkostapauksia oli 19 kpl. Tapaukset jakaantuivat melko tasaisesti loka-marraskuun vaihteen ja huhtikuun välille, pienet maksimit olivat marras- ja helmikuussa. Tapausten esiintymisajankohtia rajoitti siis vain talviukkosten määritelmän mukaisten sääolosuhteiden esiintyminen. Vuorokaudenajalla ei ollut merkittävää vaikutusta talvisalamoiden esiintymiselle. Alueellisesti talviukkoset painottuivat maan lounaisosaan mutta niitä havaittiin koko maassa Käsivarren Lappia myöten. 16 tapauksessa 19:sta talviukkoset havaittiin okluusiorintamaksi analysoidun rintaman yhteydessä. Yhdessä tapauksessa rintama oli analysoitu kylmäksi ja kahdessa rintama-analyysi oli epäselvä. Matalapaineen keskus sijaitsi iskuhavaintopaikkoihin nähden yleensä lännen puolella. Lännen puolen yleisyyden aiheutti okluusiorintamien kiertosuunta myötäpäivään matalapaineen keskukseen nähden. Pintalämpötila oli lähes kaikissa talviukkostapauksissa lähellä nollaa ja havaintopaikan lähellä olevissa SYNOP-havainnoissa havaittiin useissa tapauksissa sadetta sekä vetenä että kiinteässä olomuodossa. CAPE:n arvot olivat joko nollassa tai hyvin lähellä sitä iskuhavaintoihin nähden lähimmissä luotauksissa. Lämmintä advektiota havaittiin lähes kaikissa tutkituissa luotauksissa, myös sulan meren vaikutus näkyi tuloksissa talviukkosia edistävänä tekijänä. Maasalamoita havaittiin talviukkosten yhteydessä useimmin 1 tai 2 ja iskuja salamaa kohden 1 tai 2. Havaituista maasalamoista positiivisia oli 46 % ja negatiivisia 54 %. Tapaustutkimukset tehtiin kahdesta vuosien 2003-2007 talviukkosia hyvin edustavasta tapauksesta sekä yhdestä salamamäärältään poikkeuksellisen runsaasta tapauksesta.

Havaintojärjestelmäkokeet numeerisessa sään ennustamisessa

Sään ennustamisessa tärkeä työväline on numeerinen säämalli, jossa ilmakehän tilan kuvaaminen perustuu niin sanottujen perusyhtälöiden ratkaisemiseen. Niiden avulla lasketaan tuulen nopeuden, ilmanpaineen, lämpötilan ja kosteuden muutokset pienin aika-askelin eteenpäin. Numeerinen säämalli tarvitsee lähtötiedokseen laadultaan hyviä havaintoja ilmakehän todellisesta tilasta. Joka vuorokausi kymmenet in-situ- ja kaukohavaintojärjestelmät tekevät havaintoja ilmakehästä sen pintakerroksesta ylärajaan asti. Pelkät havainnot eivät kuitenkaan riitä antamaan tarpeeksi tarkkoja lähtötietoja säämallille. Ongelman ratkaisu on data-assimilaatiojärjestelmä. Se yhdistää laatukontrollin läpikäyneen havaintotiedon ja mallitiedon, jota kutsutaan ennakkokentäksi, ja luo niiden avulla analyysin ilmakehän todellisesta tilasta. Havaintojärjestelmäkokeiden (OSE) avulla testataan havaintojärjestelmien vaikutuksia data-assimilaatiojärjestelmän tuottamien analyysien ja niistä tuotettujen sääennusteiden laatuun. OSE:n avulla selvitetään, kuinka hyvin saatavilla olevia havaintoja käytetään hyväksi, tai kannattaako jokin uusi havaintojärjestelmä ottaa mukaan operatiiviseen ennustusjärjestelmään. Tämän tutkielman aluksi tutustutaan lyhyesti numeerisiin säämalleihin, havaintojärjestelmiin ja dataassimilaatiojärjestelmiin, minkä jälkeen tehdään yleinen kirjallisuuskatsaus havaintojärjestelmäkokeiden suorittamisesta. Sen jälkeen keskitytään Doppler-säätutkan tuottamien tutkasäteen suuntaisten tuulen nopeushavaintojen hyödyntämiseen rajoitetun alueen HIRLAM-säämallissa, mitä on tutkittu viime vuosina Ilmatieteen laitoksessa (IL). Kaukohavaintojärjestelmien käyttö on lisääntynyt viime vuosien aikana kehittyneiden analyysimenetelmien ansiosta. Tavanomaisten in-situ- havaintojärjestelmien raju vähentäminen dataassimilaatiossa ei näytä kuitenkaan vielä olevan mahdollista. Kaukohavainnot ovat useiden OSE-kokeiden perusteella parantaneet analyysiä ja ennusteita erityisesti alueilla, joissa tavanomainen havaintoverkosto on harva. Tutkatuulihavaintojen on ajateltu tuovan parannuksia rajoitetun alueen säämalleihin, sillä niiden avulla saadaan tärkeää lisätietoa tuulen ageostrofisista ominaisuuksista. Sen johdosta pienen mittakaavan sääilmiöiden kuten meri- ja rinnetuulien ennustettavuuden toivotaan paranevan. IL:ssa on kehitetty tutkatuulihavaintojen käsittely- ja mallintamismenetelmiä, minkä jälkeen on suoritettu OSE Suomen tutkaverkoston tuulihavainnoilla aikavälille 1.-29.2.2008 HIRLAMin operatiiviselle 3D-VAR dataassimilaatiojärjestelmälle. Kyseisen OSE:n aineisto on saatu käyttöön tähän tutkielmaan. Kontrolliassimilaatiossa CON ovat mukana kaikki operatiiviset havaintojärjestelmät ja koeassimilaatioon RAD_ALL on syötetty myös tutkatuulihavainnot. Tässä tutkielmassa OSE:n tulokset todennetaan TEMP-tuulihavaintojen avulla tutkimalla ennakkokentän ja analyysin harhaa sekä satunnaisvirhettä. Tulosten perusteella tutkatuulihavainnot parantavat ennakkokenttää ja analyysiä erityisesti keskitroposfäärissä, mutta alatroposfäärissä vaikutus analyysiin on lähes neutraali. Koska tutkatuulihavainnot ulottuvat n. 4-6 km korkeuteen, ne eivät vaikuta ylätroposfäärin analyysiin. Tulokset eivät kuitenkaan ole tilastollisen testin perusteella tilastollisesti merkitseviä. Parhaimmillaan RAD_ALLassimilaation voidaan osoittaa olevan CON-assimilaatiota parempi 20% merkitsevyystasolla. Lopuksi suoritettu tapaustutkimus osoittaa, että tutkatuulihavaintojen vaikutus näkyy tuulen nopeuden analyysi-inkrementtikentässä sekä jossain määrin myös lyhyessä 12h pintapaine-ennusteessa Suomen alueella. Tapaustutkimuksen perusteella tutkatuulihavaintojen vaikutus analyysiin ja ennusteeseen näyttäisi olevan lähes neutraali. OSE:n toistaminen kesäkuukaudelle voisi olla hyödyllistä, koska talvella ei esiinny esimerkiksi merituulia. Tämän tutkielman tulosten perusteella tutkatuulihavaintojen käyttäminen HIRLAMin 3D-VAR assimilaatiojärjestelmässä on hyödyllistä. Avainsanat – Nyckelord – Keywords Havaintojärjestelmäkoe, data-assimilaatio, Doppler-tutkatuulihavainto Säilytyspaikka – Förvaringställe – Where deposited Kumpulan tiedekirjasto

Chemical mass closure and source-specific composition of atmospheric particles

It has been known for decades that particles can cause adverse health effects as they are deposited within the respiratory system. Atmospheric aerosol particles influence climate by scattering solar radiation but aerosol particles act also as the nuclei around which cloud droplets form. The principal objectives of this thesis were to investigate the chemical composition and the sources of fine particles in different environments (traffic, urban background, remote) as well as during some specific air pollution situations. Quantifying the climate and health effects of atmospheric aerosols is not possible without detailed information of the aerosol chemical composition. Aerosol measurements were carried out at nine sites in six countries (Finland, Germany, Czech, Netherlands, Greece and Italy). Several different instruments were used in order to measure both the particulate matter (PM) mass and its chemical composition. In the off-line measurements the samples were collected first on a substrate or filter and gravimetric and chemical analysis were conducted in the laboratory. In the on-line measurements the sampling and analysis were either a combined procedure or performed successively within the same instrument. Results from the impactor samples were analyzed by the statistical methods. This thesis comprises also a work where a method for the determination carbonaceous matter size distribution by using a multistage impactor was developed. It was found that the chemistry of PM has usually strong spatial, temporal and size-dependent variability. In the Finnish sites most of the fine PM consisted of organic matter. However, in Greece sulfate dominated the fine PM and in Italy nitrate made the largest contribution to the fine PM. Regarding the size-dependent chemical composition, organic components were likely to be enriched in smaller particles than inorganic ions. Data analysis showed that organic carbon (OC) had four major sources in Helsinki. Secondary production was the major source in Helsinki during spring, summer and fall, whereas in winter biomass combustion dominated OC. The significant impact of biomass combustion on OC concentrations was also observed in the measurements performed in Central Europe. In this thesis aerosol samples were collected mainly by the conventional filter and impactor methods which suffered from the long integration time. However, by filter and impactor measurements chemical mass closure was achieved accurately, and a simple filter sampling was found to be useful in order to explain the sources of PM on the seasonal basis. The online instruments gave additional information related to the temporal variations of the sources and the atmospheric mixing conditions.

Parameters Affecting the Extraction of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons with Pressurised Hot Water

Pressurised hot water extraction (PHWE) exploits the unique temperature-dependent solvent properties of water minimising the use of harmful organic solvents. Water is environmentally friendly, cheap and easily available extraction medium. The effects of temperature, pressure and extraction time in PHWE have often been studied, but here the emphasis was on other parameters important for the extraction, most notably the dimensions of the extraction vessel and the stability and solubility of the analytes to be extracted. Non-linear data analysis and self-organising maps were employed in the data analysis to obtain correlations between the parameters studied, recoveries and relative errors. First, pressurised hot water extraction (PHWE) was combined on-line with liquid chromatography-gas chromatography (LC-GC), and the system was applied to the extraction and analysis of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in sediment. The method is of superior sensitivity compared with the traditional methods, and only a small 10 mg sample was required for analysis. The commercial extraction vessels were replaced by laboratory-made stainless steel vessels because of some problems that arose. The performance of the laboratory-made vessels was comparable to that of the commercial ones. In an investigation of the effect of thermal desorption in PHWE, it was found that at lower temperatures (200ºC and 250ºC) the effect of thermal desorption is smaller than the effect of the solvating property of hot water. At 300ºC, however, thermal desorption is the main mechanism. The effect of the geometry of the extraction vessel on recoveries was studied with five specially constructed extraction vessels. In addition to the extraction vessel geometry, the sediment packing style and the direction of water flow through the vessel were investigated. The geometry of the vessel was found to have only minor effect on the recoveries, and the same was true of the sediment packing style and the direction of water flow through the vessel. These are good results because these parameters do not have to be carefully optimised before the start of extractions. Liquid-liquid extraction (LLE) and solid-phase extraction (SPE) were compared as trapping techniques for PHWE. LLE was more robust than SPE and it provided better recoveries and repeatabilities than did SPE. Problems related to blocking of the Tenax trap and unrepeatable trapping of the analytes were encountered in SPE. Thus, although LLE is more labour intensive, it can be recommended over SPE. The stabilities of the PAHs in aqueous solutions were measured using a batch-type reaction vessel. Degradation was observed at 300ºC even with the shortest heating time. Ketones and quinones and other oxidation products were observed. Although the conditions of the stability studies differed considerably from the extraction conditions in PHWE, the results indicate that the risk of analyte degradation must be taken into account in PHWE. The aqueous solubilities of acenaphthene, anthracene and pyrene were measured, first below and then above the melting point of the analytes. Measurements below the melting point were made to check that the equipment was working, and the results were compared with those obtained earlier. Good agreement was found between the measured and literature values. A new saturation cell was constructed for the solubility measurements above the melting point of the analytes because the flow-through saturation cell could not be used above the melting point. An exponential relationship was found between the solubilities measured for pyrene and anthracene and temperature.

Sexual reproduction in chydorid cladocerans (Anomopoda, Chydoridae) in southern Finland - implications for paleolimnology

The relationship between sexual reproduction of littoral chydorid cladocerans (Anomopoda, Chydoridae) and environmental factors in aquatic ecosystems has been rarely studied, although the sexual behavior of some planktonic cladocerans is well documented. Ecological monitoring was used to study the relationship between climate-related and non-climatic environmental factors and chydorid sexual reproduction patterns in nine environmentally different lakes that were closely situated to each other in southern Finland. Furthermore, paleolimnological ephippium analysis was used to clarify how current sexual reproduction is reflected in surface sediments of the same nine lakes. Additionally, short sediment cores from two of the lakes were studied with ephippium analysis to examine how recent climate-related and non-climatic environmental changes were reflected in chydorid sexual reproduction. Ephippium analysis uses the subfossil shells of asexual individuals to represent asexual reproduction and the shells of sexual females, i.e. ephippia, to represent sexual reproduction. The relative proportion of ephippia of all chydorid species, i.e. total chydorid ephippia (TCE) indicates the relative proportion of sexual reproduction during the open-water season. This thesis is part of the EPHIPPIUM-project which aims to develop ephippium analysis towards a quantitative climate reconstruction tool. To be able to develop a valid climate model, the influence of the environmental stressors other than climate on contemporary sexual reproduction and its reflection in sediment assemblages must be clarified so they can be eliminated from the model. During contemporary monitoring a few sexual individuals were observed during summer, apparently forced to sexual reproduction by non-climatic local environmental factors, such as crowding or invertebrate predation. Monitoring also revealed that the autumnal chydorid sexual reproduction period was consistent between the different lakes and climate-related factors appeared to act as the main inducers and regulators of autumnal sexual reproduction. However, during autumn, chydorid species and populations among the lakes exhibited a wide variation in the intensity, induction time, and length of autumnal sexual reproduction. These variations apparently act as mechanisms for local adaptations due to the genetic variability provided by sexual reproduction that enhance the ecological flexibility of chydorid species, allowing them to inhabit a wide range of environments. A large variation was also detected in the abundance of parthenogenetic and gamogenetic individuals during the open-water season among the lakes. On the basis of surface sediment samples, the general level of the TCE is ca. 3-4% in southern Finland, reflecting an average proportion of sexual reproduction in this specific climate. The variation in the TCE was much lower than could be expected on the basis of the monitoring results. This suggests that some of the variation detected by monitoring may derive from differences between sampling sites and years smoothed out in the sediment samples, providing an average of the entire lake area and several years. The TCE is always connected to various ecological interactions in lake ecosystems and therefore is always lake-specific. Hypothetically, deterioration of climate conditions can be detected in the TCE as an increase in ephippia of all chydorid species, since a shortening open-water season is reflected in the relative proportions of the two reproduction modes. Such an increase was clearly detected for the time period of the Little Ice Age in a sediment core. The paleolimnological results also indicated that TCE can suddenly increase due to ephippia of one or two species, which suggests that at least some chydorids can somehow increase the production of resting eggs under local environmental stress. Thus, some environmental factors may act as species-specific environmental stressors. The actual mechanism of the increased sexual reproduction seen in sediments has been unknown but the present study suggests that the mechanism is probably the increased intensity of gamogenesis, i.e. that a larger proportion of individuals in autumnal populations reproduce sexually, which results in a larger proportion of ephippia in sediments and a higher TCE. The results of this thesis demonstrate the utility of ephippium analysis as a paleoclimatological method which may also detect paleolimnological changes by identifying species-specific environmental stressors. For a quantitative TCE-based climate reconstruction model, the natural variation in the TCE of surface sediments in different climates must be clarified with more extensive studies. In addition, it is important to recognize the lakes where the TCE is not only a reflection of the length of the open-water season, but is also non-climatically forced. The results of ephippium analysis should always be interpreted in a lake-specific manner and in the context of other paleoecological proxies.

Spatial variation of climate and the impact of disturbances on local climate and forest recovery in northern Finland

The structure and function of northern ecosystems are strongly influenced by climate change and variability and by human-induced disturbances. The projected global change is likely to have a pronounced effect on the distribution and productivity of different species, generating large changes in the equilibrium at the tree-line. In turn, movement of the tree-line and the redistribution of species produce feedback to both the local and the regional climate. This research was initiated with the objective of examining the influence of natural conditions on the small-scale spatial variation of climate in Finnish Lapland, and to study the interaction and feedback mechanisms in the climate-disturbances-vegetation system near the climatological border of boreal forest. The high (1 km) resolution spatial variation of climate parameters over northern Finland was determined by applying the Kriging interpolation method that takes into account the effect of external forcing variables, i.e., geographical coordinates, elevation, sea and lake coverage. Of all the natural factors shaping the climate, the geographical position, local topography and altitude proved to be the determining ones. Spatial analyses of temperature- and precipitation-derived parameters based on a 30-year dataset (1971-2000) provide a detailed description of the local climate. Maps of the mean, maximum and minimum temperatures, the frost-free period and the growing season indicate that the most favourable thermal conditions exist in the south-western part of Lapland, around large water bodies and in the Kemijoki basin, while the coldest regions are in highland and fell Lapland. The distribution of precipitation is predominantly longitudinally dependent but with the definite influence of local features. The impact of human-induced disturbances, i.e., forest fires, on local climate and its implication for forest recovery near the northern timberline was evaluated in the Tuntsa area of eastern Lapland, damaged by a widespread forest fire in 1960 and suffering repeatedly-failed vegetation recovery since that. Direct measurements of the local climate and simulated heat and water fluxes indicated the development of a more severe climate and physical conditions on the fire-disturbed site. Removal of the original, predominantly Norway spruce and downy birch vegetation and its substitution by tundra vegetation has generated increased wind velocity and reduced snow accumulation, associated with a large variation in soil temperature and moisture and deep soil frost. The changed structural parameters of the canopy have determined changes in energy fluxes by reducing the latter over the tundra vegetation. The altered surface and soil conditions, as well as the evolved severe local climate, have negatively affected seedling growth and survival, leading to more unfavourable conditions for the reproduction of boreal vegetation and thereby causing deviations in the regional position of the timberline. However it should be noted that other factors, such as an inadequate seed source or seedbed, the poor quality of the soil and the intensive logging of damaged trees could also exacerbate the poor tree regeneration. In spite of the failed forest recovery at Tunsta, the position and composition of the timberline and tree-line in Finnish Lapland may also benefit from present and future changes in climate. The already-observed and the projected increase in temperature, the prolonged growing season, as well as changes in the precipitation regime foster tree growth and new regeneration, resulting in an advance of the timberline and tree-line northward and upward. This shift in the distribution of vegetation might be decelerated or even halted by local topoclimatic conditions and by the expected increase in the frequency of disturbances.

Joint Regression and Association Models for Repeated Categorical Responses

The focus of this study is on statistical analysis of categorical responses, where the response values are dependent of each other. The most typical example of this kind of dependence is when repeated responses have been obtained from the same study unit. For example, in Paper I, the response of interest is the pneumococcal nasopharengyal carriage (yes/no) on 329 children. For each child, the carriage is measured nine times during the first 18 months of life, and thus repeated respones on each child cannot be assumed independent of each other. In the case of the above example, the interest typically lies in the carriage prevalence, and whether different risk factors affect the prevalence. Regression analysis is the established method for studying the effects of risk factors. In order to make correct inferences from the regression model, the associations between repeated responses need to be taken into account. The analysis of repeated categorical responses typically focus on regression modelling. However, further insights can also be gained by investigating the structure of the association. The central theme in this study is on the development of joint regression and association models. The analysis of repeated, or otherwise clustered, categorical responses is computationally difficult. Likelihood-based inference is often feasible only when the number of repeated responses for each study unit is small. In Paper IV, an algorithm is presented, which substantially facilitates maximum likelihood fitting, especially when the number of repeated responses increase. In addition, a notable result arising from this work is the freely available software for likelihood-based estimation of clustered categorical responses.

Multi-user resource-sharing problem for the Internet

In this thesis we study a series of multi-user resource-sharing problems for the Internet, which involve distribution of a common resource among participants of multi-user systems (servers or networks). We study concurrently accessible resources, which for end-users may be exclusively accessible or non-exclusively. For all kinds we suggest a separate algorithm or a modification of common reputation scheme. Every algorithm or method is studied from different perspectives: optimality of protocols, selfishness of end users, fairness of the protocol for end users. On the one hand the multifaceted analysis allows us to select the most suited protocols among a set of various available ones based on trade-offs of optima criteria. On the other hand, the future Internet predictions dictate new rules for the optimality we should take into account and new properties of the networks that cannot be neglected anymore. In this thesis we have studied new protocols for such resource-sharing problems as the backoff protocol, defense mechanisms against Denial-of-Service, fairness and confidentiality for users in overlay networks. For backoff protocol we present analysis of a general backoff scheme, where an optimization is applied to a general-view backoff function. It leads to an optimality condition for backoff protocols in both slot times and continuous time models. Additionally we present an extension for the backoff scheme in order to achieve fairness for the participants in an unfair environment, such as wireless signal strengths. Finally, for the backoff algorithm we suggest a reputation scheme that deals with misbehaving nodes. For the next problem -- denial-of-service attacks, we suggest two schemes that deal with the malicious behavior for two conditions: forged identities and unspoofed identities. For the first one we suggest a novel most-knocked-first-served algorithm, while for the latter we apply a reputation mechanism in order to restrict resource access for misbehaving nodes. Finally, we study the reputation scheme for the overlays and peer-to-peer networks, where resource is not placed on a common station, but spread across the network. The theoretical analysis suggests what behavior will be selected by the end station under such a reputation mechanism.

Olioarkkitehtuurit peliohjelmistoissa

Tutkielmassa kuvataan peliohjelmistojen toimintoja ja rakenteita ohjelmistoteknisestä näkökulmasta. Pelisovelluksen yleiseksi arkkitehtuuriksi kuvataan MVC-arkkitehtuurimalliin perustuva ratkaisu, joka käyttää viestinvälitysjärjestelmää sovelluksen osajärjestelmien väliseen kommunikaatioon. Tutkielmassa esitellään peliohjelmistoissa tarvittavan reaaliaikaisen kolmiulotteisen grafiikan menetelmiä sekä avoimeen lähdekoodiin perustuva Ogre-grafiikkakomponentti. Suunnitteluratkaisujen ja menetelmien toimivuutta testataan suunnittelemalla ja toteuttamalla prototyyppi kehysmäisestä peliohjelmistosta. Tutkielman lopuksi esitetään analyysi peliohjelmistoihin suositeltavista suunnitteluratkaisuista, kuten peliobjektien komponenttiperustaisesta mallinnuksesta. Tutkielman konstruktiivisen osuuden tuloksena syntyi tyypitetty viesti -suunnittelumalliin pohjautuva suunnitteluratkaisu ohjelmiston sisäisen viestinvälityksen toteuttamiseen.

Tekijänoikeusjärjestöt, kilpailuoikeus ja tekijän suoja

Tapaukset, joissa tekijänoikeus on joutunut ristiriitaan kilpailuoikeuden tavoitteiden kanssa ovat yleistyneet niin Euroopan Unionin kuin sen jäsenvaltioiden oikeuskäytännössä. Tähän on syynä paitsi kilpailuoikeuden soveltamisalueen laajeneminen, myös viestinnän kehitys. Kilpailuoikeus on saanut roolin tiedon kulun vapauden puolustajana. Tekijöitä edustavien järjestöjen toiminta on 1990-luvulla ollut kilpailuviranomaisten erityisen kiinnostuksen kohteena. Työn keskeinen kysymys on, mitä kilpailuoikeuden soveltaminen järjestöjen toimintaan merkitsee tekijän suojan kannalta. Kilpailuoikeudellisessa tulkinnassa olennaista on, miten järjestön suhde yksittäiseen tekijään hahmotetaan, Horisontaalisessa suhteessa järjestöt voidaan rinnastaa tekijöiden ammattiliittoihin, joiden tarkoituksena on oikeuksien kollektiivinen suojaaminen suhteessa käyttäjiin. Kilpailuvirasto on tulkinnut järjestöjen toiminnan KRL 6§:n kieltämäksi hintayhteistyöksi. Kilpailuneuvosto on sen sijaan katsonut, että järjestöjen suhde yksittäiseen oikeudenhaltijaan on vertikaalinen. Tekijänoikeusjärjestöt ovat itsenäisiä elinkeinonharjoittajia, jotka ovat KRL 3§:n määräävässä markkinaasemassa. Samalla kilpailuneuvosto totesi, että tekijänoikeuslain tavoite ja tarkoitus on otettava huomioon järjestöjen toimintaa arvioitaessa. Tekijöitä edustavien ammattijärjestöjen ja viestintäyritysten välisiin työehtosopimuksiin on sisällytetty oikeuksien käyttöä koskevia määräyksiä. KRL 2. 1 § sulkee työmarkkinoita koskevat sopimukset lain soveltamisalueen ulkopuolelle. KHO on tuoreessa ratkaisussaan kuitenkin tulkinnut työehtosopimusmääräykset sellaiseksi vertikaaliseksi kilpailunrajoitukseksi, johon voidaan soveltaa KRL 9§:n yleissäännöstä. Ratkaisu merkinnee sitä, että KRL:n vaikutus ulottuu aiempaa selkeämmin myös työehtosopimusten tekijänoikeusmääräyksiin. Vertikaalinen näkökulma ohjaa arvioimaan järjestöjen toimintaa teosten leviämisen ja viestinnän kannalta. Yrityksen hallussa tekijänoikeus on kilpailukeino. Järjestöt ovat määräävässä markkina-asemassa suhteessa käyttäjiin ja tekijöihin. Kansallisen ja EY:n oikeuskäytännön valossa käydään läpi tapauksia, joissa järjestöjen on katsottu käyttäneen väärin asemaansa. Yhteisön oikeuskäytännön avulla pyritään hahmottamaan sellaisia tilanteita, joita Suomessa ei vielä ole ehtinyt esiintyä. Tietoverkkostrategiat ja pyrkimykset "informaation valtateiden" luomiseen korostavat osaltaan järjestöjen välittäjäroolia. Samalla digitaalitekniikan käyttöönotto horjuttaa vakiintunutta oikeuksien tasapainoa. Koska digitalisoituminen luo mahdollisuuksia nimenomaan yksittäisille tekijöille ja käyttäjille, on järjestöjen uudistettava lisensointi- ja sopimuskäytäntöjään. Myös julkisen vallan sääntelyä, joka koskee oikeuksien jakautumista tekijöiden, välittäjien ja loppukäyttäjien välillä on arvioitavauudesta näkökulmasta. Digitaalisessa ympäristössä järjestöjen toimintaa ja tekijän yksinoikeuden rajoituksia on entistä vaikeampi perustella markkinoiden toimintaan liittyvillä syillä. Avainsanat: Tekijänoikeusjärjestö, kilpailuoikeus, kollektiivinen sopiminen, digitalisoituminen

Käytännöt ja ajattelu Michel Foucault'n filosofiassa

Practices and Thought in Michel Foucault s Philosophy The present thesis examines Michel Foucault s (1926-1984) notion of practice and argues that it is an essential concept in his philosophy, especially in his analysis of knowledge, power and ethics. The thesis reveals a previously neglected chronological and methodological unity in Foucault s work. The first chapter clarifies Foucault s philosophy by outlining it according to four central themes. First, the main philosophical goal of his historical studies is to analyse how human subjects have become objects of their own thinking. Second, this goal calls for methodological precaution to avoid all anthropological universals. Third, Foucault s studies are directed towards fields of practices. Fourth, the analysis of practices is executed along three axes: knowledge, power and ethics. The second chapter concerns the notion of practice in Foucault s archaeological method. Foucault s archaeological analysis is not directed towards objects and subjects as such, but to the way that the rules of discursive practice form them in the discourse. Many commentators have neglected Foucault s concept of practice when discussing his ideas concerning rules of discourse and limits of knowledge. I argue that Foucault s analysis concerning the limits of knowledge relates to local and contingent rules of discursive practice, not to transcendental rules of thinking in general. The third chapter deals with power relations and practices. I clarify Foucault s concept of dispositif by defining it as a functional ensemble of practices, and argue that this concept is crucial to his understanding of power relations. I stress a conceptual definition, which separates relations of power from the practices of government and show that the latter is based on the idea that power relations are integrated into practices. This conceptual clarification also helps in understanding Foucault s critique concerning modern practices of power. The fourth chapter examines Foucault s way of perceiving ethics as a practice. He separates three essential dimensions in morals: moral codes, moral behaviour and practices of self. His ethics concern practices of self and he studies how these practices have constituted different relations that subjects have to themselves, to others and to their societies. I argue that Foucault s own ethical views can be found in the ideas on the importance of practices of self in the modern world, and emphasize that these ideas should be connected to his views concerning the tradition of the Enlightenment, and to his own political action.

Religion Explained? : A Philosophical Appraisal of the Cognitive Science of Religion

This study examines philosophically the main theories and methodological assumptions of the field known as the cognitive science of religion (CSR). The study makes a philosophically informed reconstruction of the methodological principles of the CSR, indicates problems with them, and examines possible solutions to these problems. The study focuses on several different CSR writers, namely, Scott Atran, Justin Barrett, Pascal Boyer and Dan Sperber. CSR theorising is done in the intersection between cognitive sciences, anthropology and evolutionary psychology. This multidisciplinary nature makes CSR a fertile ground for philosophical considerations coming from philosophy of psychology, philosophy of mind and philosophy of science. The study begins by spelling out the methodological assumptions and auxiliary theories of CSR writers by situating these theories and assumptions in the nexus of existing approaches to religion. The distinctive feature of CSR is its emphasis on information processing: CSR writers claim that contemporary cognitive sciences can inform anthropological theorising about the human mind and offer tools for producing causal explanations. Further, they claim to explain the prevalence and persistence of religion by cognitive systems that undergird religious thinking. I also examine the core theoretical contributions of the field focusing mainly on the (1) “minimally counter-intuitiveness hypothesis” and (2) the different ways in which supernatural agent representations activate our cognitive systems. Generally speaking, CSR writers argue for the naturalness of religion: religious ideas and practices are widespread and pervasive because human cognition operates in such a way that religious ideas are easy to acquire and transmit. The study raises two philosophical problems, namely, the “problem of scope” and the “problem of religious relevance”. The problem of scope is created by the insistence of several critics of the CSR that CSR explanations are mostly irrelevant for explaining religion. Most CSR writers themselves hold that cognitive explanations can answer most of our questions about religion. I argue that the problem of scope is created by differences in explanation-begging questions: the former group is interested in explaining different things than the latter group. I propose that we should not stick too rigidly to one set of methodological assumptions, but rather acknowledge that different assumptions might help us to answer different questions about religion. Instead of adhering to some robust metaphysics as some strongly naturalistic writers argue, we should adopt a pragmatic and explanatory pluralist approach which would allow different kinds of methodological presuppositions in the study of religion provided that they attempt to answer different kinds of why-questions, since religion appears to be a multi-faceted phenomenon that spans over a variety of fields of special sciences. The problem of religious relevance is created by the insistence of some writers that CSR theories show religious beliefs to be false or irrational, whereas others invoke CSR theories to defend certain religious ideas. The problem is interesting because it reveals the more general philosophical assumptions of those who make such interpretations. CSR theories can (and have been) interpreted in terms of three different philosophical frameworks: strict naturalism, broad naturalism and theism. I argue that CSR theories can be interpreted inside all three frameworks without doing violence to the theories and that these frameworks give different kinds of results regarding the religious relevance of CSR theories.

Kertomuksia kirkon työntekijäksi kasvamisesta : Kirkon nuorisotyötä opiskelevien spiritualiteetin ja ammatillisen identiteetin muotoutuminen

The aim of the study was to analyse Church Youth Work Leader students different processes of developing their spirituality and professional identity. The study was carried out in connection with the church-orientated education at the Diaconia University of Applied Sciences (Diak). The method of the study was narrative analysis. The data consisted of stories written (N=46) and told (N=10) by students, that were collected over three years in two units of Diak. The data was analysed in two ways: first with categorical-content analysis, and then with holistic-content analysis and holistic-form reading in order to establish the comprehensive views of complete narratives. The theoretical starting-point was to regard spirituality widely, including religion and faith. In the first data analysis, this theory was focused so that spirituality was namely Christian spirituality including personal faith and worship, membership in the Christian community and persons values and ideas about the meaning of life. The results of the investigation were presented in five model narratives. The story of a social care worker represents the process of a student orientating to social work. In this story spirituality manifested as a part of social and personal identity but not as a part of professional identity. The vocation for helping people led the student to social care work. In the story of a counselor, students good connection to their home parish took a central role. They had good experiences working as young Christian volunteers, and during their studies this volunteer role became professional role. Spirituality was strongly joined to professional identity. The story of an educator represents a vocation for spiritual work and youth work in the church. In this story students also had good connections to their home parishes. Spirituality manifested as a part of personal, social and professional identity. In the story of a spiritual worker or preacher, each person s spiritual vocation was remarkable. Spirituality was extremely individual and it defined the personal, social and professional identity. Spiritual devotion caused a change in students orientation from the church to social services. The story of a searcher tells about a student who is still looking for her or his own profession. The focus of the story was on personal growth and considering one s values and the meaning of life. Spirituality was manifested in personal identity. The results indicate that the practical placements in the second academic year have an important effect on students professional orientation and professional identity. The connection to the local parish has also significant meaning for students spiritual formation and development into church professions.

Holistic Spirituality in the Thinking of Ellen White

Spiritualiteetti viittaa syvälliseen, inhimilliseen ulottuvuuteen ja ominaisuuteen, jonka tarkka määritteleminen on haasteellista, ellei mahdotonta. Sitä vastaa yhtäältä uskonnollisuuden kautta toteutuva, elämän tarkoitukseen ja syvemmän olemuksen etsintään liittyvä hengellisyys, mutta toisaalta myös kaikkea muuta hengen viljelyä ja mielekkään olemisen tavoittelua tarkoittava henkisyys. John Swintonin mukaan hengen ulottuvuus on se inhimilliseen olemukseen kuuluva, dynaaminen elinvoima, joka virkistää ja elävöittää ihmistä ja motivoi häntä etsimään Jumalaa, arvoja, merkitystä, tarkoitusta ja toivoa. Tämä tutkimus nostaa tarkastelun kohteeksi kokonaisvaltaisen hengellisyyden, jolloin huomio kiinnitetään niihin sidoksiin, joiden kautta hengen ulottuvuus liittyy muihin inhimillisen elämän olennaisiin toimintoihin ja näkökulmiin. Tällaisia ovat 1) ajattelu 2) teot ja käytännön toiminta 3) suhteet ja vuorovaikutusverkostot 4) tunteet ja kanssakäymistä ohjaavat asenteet 5) olemassaolon ja olemisen ulottuvuudet. Kokemusten merkitys, arvo ja mielekkyys hahmottuvat juuri hengen alueella, toisin sanoen sisäisesti, hengellisenä ja henkisenä asiana. Tutkimusmateriaalina tässä tutkimuksessa on amerikkalaisen vuosina 1827 1915 eläneen Ellen Whiten kuusi myöhäiskauden teosta vuosilta 1892 1905 ja tutkimusmenetelmänä on käytetty systemaattista analyysiä. Olennaista Whiten tavassa käsitellä uskonnon harjoitukseen liittyviä aiheita on hänen käytännöllinen ja elämän arkeen kiinteästi niveltyvä otteensa. Tutkimus paljastaa, että Martti Lutherin käsitykset ovat merkittävästi vaikuttaneet Whiten ajatteluun. Lähteistä paljastuu samankaltaisuutta hänen näkemystensä ja uusimman suomalaisen Luther-tutkimuksen Martti Lutherin tuotannosta esiin nostaman ajattelutavan välillä. Vaikka teologisen oppineisuuden kannalta White ja Luther ovat eri tasoilla, kummankin käsitys ihmisen ja Jumalan välisen suhteen perusolemuksesta on samankaltainen: Lähtökohtana sille on Jumalan rakkaus ja hänen armostaan lähtenyt toiminta. Toiseksi, ihmisen ja Kristuksen välinen, olemuksellinen yhteys, unio , on perustana sille, että Jumala hyväksyy ihmisen ja huolehtii hänestä nyt ja ikuisesti. Kolmanneksi, tämä ihmisen ja Kristuksen liittoutuminen ja yhdistyminen ilmenee yhteistoimintana ja kumppanuutena yhteisten tavoitteiden saavuttamiseksi maailmassa. White korostaa ihmisen ja Kristuksen välisen hengellisen suhteen vuorovaikutteista ja toiminnallista luonnetta, joka tulee ilmi epäitsekkyytenä, toisten ihmisten ja heidän tarpeittensa huomioimisena sekä myötätuntona ja kykynä asettua toisen asemaan. Terveellistä elämäntapaa ja kasvatusta koskevat ajatuksensa White liittää siihen laaja-alaiseen näkemykseen hengellisyydestä, jonka tavoitteena on ihmisen kokonaisvaltainen hyvinvointi. Hän ei näe spiritualiteettia elämän arjesta irrallisena tai erillisenä saarekkeena, vaan ihmistä kaikessa ohjaavana, voimaannuttavana ja mielekkyyttä tuottavana, ensisijaisena ulottuvuutena. Tutkimuksen kuluessa myös Whiten usein käyttämät Jumalalle antautumisen ja luonteen käsitteet nousevat tarkastelun kohteiksi. Hänen mukaansa ihminen ei tahdonponnistuksillaan yksin pysty tavoittamaan Jumalaa vaan hänen on lakattava Jumalan rakastavan kutsun edessä itse tahtomasta ja suostuttava liittymään Jumalan tahtoon ja tarkoitukseen. Tämä liittyy siihen sisäiseen muutokseen, jota White kuvaa luonteen käsitteen avulla. Jumalan armon vaikuttama tahdon uudelleen suuntaaminen muuttaa ihmisen olemusta, arvoja, asennoitumisen tapaa ja myötätuntoisen vuorovaikutuksen kykyä niin ettei ihminen ole enää aivan sama kuin ennen. Kysymys on toisaalta yhtäkkisestä ja kertakaikkisesta olemuksellisesta muuttumisesta, mutta samalla myös hiljaisesta, elämänmittaisesta kasvusta ja kypsymisestä. Juuri luonteen käsitteen avulla White kuvaa hengellisyyttä ja siihen kuuluvaa sisästä matkaa. Tässä tutkimuksessa spiritualiteettia lähestytään yleisinhimillisenä piirteenä ja ominaisuutena, jolloin huomio ei ole ensisijaisesti yksittäisissä opillisissa käsityksissä tai uskonnollisuuden harjoittamisen muodoissa. Tarkoituksena on luoda kokoava rakenne, jonka puitteissa holistinen spiritualiteetti voidaan selkeämmin hahmottaa ja yksilöidymmin ymmärtää.