BigTac-ilmataistelusimulointi häivetekniikan hyötyjen tutkimisessa

Ilmavoimat pohtii uuden hävittäjäkaluston ostamista 2020-luvulla poistuvan F-18 Hornetin tilalle. Uusien hävittäjien kasvaneet hankintahinnat herättävät keskustelua niiden Stealth- eli häiveominaisuuksien välttämättömyydestä. Vastakkain asettuvat häivetekniikan tuottama operatiivinen suorituskyky ja suorituskyvyn hinta. Häivetekniikan tuomista mahdollisuuksista ei ole riittävän perusteltua tietoa. Tutkielman tavoitteena on luoda perusta häivetekniikan kustannustehokkuuden tarkastelulle taktiikan näkökulmasta. Tulevien hankintakustannusten tarkastelun perustaksi tarvitaan tietoa siitä, miten BigTac-simulointia voidaan käyttää ilmasotataktiikan tutkimisen työkaluna määritel-lyssä skenaariossa, jossa käytetään häivetekniikkaa. Tämän kysymyksen vastauksena on tar-koitus tuottaa ohjeistus, jonka perusteella häivetekniikan tuomia hyötyjä voidaan tutkia Big-Tac-simuloinnilla. Tässä tutkielmassa tarkastellaan kohteen tutkapoikkipinta-alan vaikutusta uhkajärjestelmien tutkien havaintoetäisyyteen sekä ammuntaetäisyyteen. Tutkielmassa testataan kokein tut-kayhtälön ilmenemistä BigTac-simulaatiossa muutettaessa kohteen tutkapoikkipinta-alaa, ja uhkajärjestelmän päätöksentekoetäisyyden muutosta vaihdettaessa kohteen tutkapoikkipinta-alaa. Näiden kokeiden jälkeen suoritettaan skenaariotarkastelu kahdella eri tutkapoikkipinta-alalla. Ilmasotataktiikan onnistumisen mittaamiseksi skenaariossa mitataan kolmea ominai-suutta, lentoturvallisuutta, selviytymistä ja tehtävän toteutumista. Eri tutkapoikkipinta-aloilla saatuja tuloksia vertaillaan erojen löytämiseksi. Ensimmäisen kokeen tuloksen perusteella ensimmäinen hypoteesi todettiin vääräksi. Hypo-teesissa ilmakehän vaimennus määriteltiin läpäisykerroinvakioksi. Kun läpäisykerroinvakio muutettiin eksponentiaalisesti kasvavaksi vaimennukseksi, tutkayhtälö toteutui BigTac-simulaatiossa. Toisen kokeen tuloksen perusteella toinen hypoteesi osoitettiin todeksi. Uhka ampui aina samalla viiveellä kohteen havaitsemisen jälkeen. Viive esiintyi riippumatta siitä miltä etäisyydeltä uhkan tutka havaitsi kohteen. Kahden kokeen perusteella todettiin, että kohteen tutkapoikkipinta-ala vaikutti oletetusti uhkajärjestelmän tutkan havaintoetäisyyteen ja ammuntaetäisyyteen. Tutkielman skenaariossa tutkapoikkipinta-alan pienentäminen vaikutti ainoastaan kohteiden selviytymiseen. BigTac ei sellaisenaan tarjoa työkalua häivetekniselle tarkastelulle. Jotta tutkimuksesta saadaan vertailukelpoisia tuloksia, on käytettävä asiantuntijaa skenaarion alus-tuksen ja kohteiden toimintatapojen muokkaamiseksi. Skenaarion perusteella esitettiin oh-jeistus BigTacin käyttöohjeeksi tuleville tutkimuksille.

Mini-UAV:n käyttö lentotukikohdan valvonnassa

Mini-UAV on miehittämätön pienoisilma-alus, joka tarjoaa käyttäjälleen mahdollisuuden reaaliaikaiseen tilannekuvaan, laajojen vastuualueiden valvontakykyyn ja iskun jälkeiseen tiedusteluun. Pienen kokonsa puolesta järjestelmä kulkee joukkojen mukana valvontatehtä-vällä ja se on helppo lähettää suorittamaan tehtävää laukaisukatapultilta tai kädestä. Mini-UAV:n modulaarinen rakenne mahdollistaa vaurioituneiden osien nopean huollon sekä pa-rantaa taistelunkestävyyttä. Sensorit luovat valvonta- ja tiedustelukyvyn rungon, sillä lennokki itsessään on vain lavetti, joka kuljettaa sensorit valvottavan kohteen ylle. Videokameralla varustetut päiväsensorit pystyvät havaitsemaan kohteen ja seuraamaan sitä reaaliajassa. Yösensoreissa käytettävät valonvahvistimet mahdollistavat operoinnin hämärällä ja yöaikana. Sensoreissa voidaan hyödyntää myös lämpökameraa, joka mahdollistaa kohteiden havaitsemisen peitteisestä maastosta. Lentotukikohdan toimintaympäristö luo laajuudellaan ja peitteisyydellään haasteita valvon-taa suorittaville toimijoille. Laajaa ja vaikeakulkuista aluetta ei pystytä valvomaan aukot-tomasti, vaan pyritään estämään vapaa kulku alueella. Erikoisjoukkouhka luo lentotukikoh-dalle haasteita, jotka tulee kiistää tehokkaalla valvonnalla. Lentotukikohdan kriittisten koh-teiden maalittamisen perusteella iskut toteutetaan ilmalavetin toimittamana asekuormana tai risteilyohjuksin. Toimintaympäristö luo haasteita mini-UAV:n toiminnalle. Peitteinen maasto hankaloittaa valvontaa ja mahdollistaa erikoisjoukkojen oman toiminnan salaamisen. Kesän ja talven ai-kana vallitsevat huonon lentosään olosuhteet rajoittavat lennokilla suoritettavaa tiedustelua. Iskun jälkeisessä tiedustelussa lennokki tarjoaa mahdollisuuden nopeaan tilannekuvan muodostamiseen. Tutkimuksen perusteella voidaan todeta mini-UAV:n olevan tehokas valvontatyökalu lento-tukikohdan valvontaa suorittaville toimijoille. Toimintaympäristön tuomat haasteet tulee ottaa huomioon valvonnan suunnittelussa ja organisoinnissa, jolloin heikkoudet voidaan minimoida.

Komppaniatason tiedustelulennokin rakenne ja vaatimukset

Tutkimuksen pääongelma on: Minkälaisia vaatimuksia komppanian tasolla operoivalle tiedustelulennokille on asetettava? Lisäksi tutkimuksessa pyritään vastaamaan kysymykseen: Minkälaisia ja -tasoisia sensoreita lennokissa tulisi olla, jotta se vastaisi komppaniatasan tiedon tarpeisiin? Tutkielman tarkastelutapa on kirjallisuusselvitys, eikä tutkielmaan liity empiirisiä kokeita. Jalkaväkitaktiikka otetaan huomioon pohdittaessa erilaisten teknisten ratkaisuiden soveltuvuutta komppaniatason tiedustelulennokkijärjestelmään. Tutkimus on kirjallisuustutkimus, jossa lähteenä on käytetty eri internetsivuja, tutkimuksia ja kirjoja. Kysymyksiin haetaan vastauksia tutustumalla maailmalla kehitettyihin SUAV ja TUAV CR -järjestelmiin sekä niihin liittyviin tekniikoihin. Tutkielmassa ilmeni, että komppaniatason taktiseen tiedusteluun käytetään pääasiassa mini-UAV -kategorian lennokkijärjestelmiä, joiden suurin tehokas toimintasäde on noin 10 kilometriä, sensoreina käytetään näkyvän valon alueella sekä infrapuna-alueella toimivia videokameroita, sekä lisäksi sensoreita biologisten ja kemiallisten taisteluaineiden havaitsemiseen.

Vaikea vaikuttaminen : meriliikenteen katkeamattomuus tankkerisodassa

Vuonna 1980 Irak hyökkäsi Iraniin juuttuen nopeasti kulutussotaan. Vuonna 1984 Irak päätti pakottaa Iranin rauhanneuvotteluihin iskemällä sen öljyn merikuljetuksia vastaan ilmasta laukaistuilla Exocet-meritorjuntaohjuksilla. Iran vastasi Irakin hyökkäyksiin kostoisku-periaatteella. Vuosina 1984–1986 Iran käytti hyökkäyksiinsä pääasiassa ilmasta ammuttuja kevyitä ohjuksia. Vuosina 1987–1988 Iran siirtyi iskemään pääasiassa Vallankumouskaartin eli Pasdaranin venejoukoilla. Useat nopeat pienveneet tulittivat kauppa-aluksia konetuliaseilla, singoilla sekä raketinheittimillä. Molemmat osapuolet käyttivät myös hyökkäyksellistä miinoittamista. Näitä vuosien 1984–1988 merisotatoimia kutsutaan tankkerisodaksi. Nimensä mukaisesti kohteena olivat erityisesti kauppalaivastojen tankkerit. Irakin ja Iranin sota päättyi ratkaisemattomana neuvotteluihin vuonna 1988. Tutkimus on lähestymistavaltaan teoreettinen ja aineistopohjainen sekä otteeltaan kvalitatii-vinen. Metodologisesti tämä tutkimus on hermeneuttiseen tulkintaan perustuva kirjallisuus-tutkimus. Tärkeimmät kirjalliset lähteet ovat Martin S. Naviaksen ja E. R. Hootonin tutki-mus Tanker Wars: The assault on merchant shipping during the Iran-Iraq crisis, 1980-1988 sekä Nadia El-Sayed Shazlyn tutkimus The Gulf Tanker War: Iran and Iraq´s Maritime Swordplay. Tärkeimpinä tukevina lähteinä ovat Kansainvälisen energiajärjestön (IEA) ja Institute of Shipping Economics and Logisticsin (ISL) vuosikirjat. Lisäksi on käytetty useita muita kirjallisia ja tilastollisia lähteitä. Tutkimuksessa havaittiin, että kumpikaan osapuoli ei pyrkinyt vihollisen meriliikenteen absoluuttiseen katkaisemiseen eikä olisi siihen myöskään kyennyt. Irak pyrki riittävään vaikutukseen aiheuttaakseen strategisia taloudellisia tappioita Iranille. Iran pyrki kostoiskuillaan lopettamaan Irakin hyökkäykset merellä sekä pelottelemaan sen tukijoita. Irak saavutti tavoitteensa osittain, Iran ei. Molemmilla vaikutuksen saavuttamista heikensivät asejärjestelmien ja tilannekuvan riittämättömyys. Tutkimus osoittaa, että meriliikenne ja sen katkaiseminen ovat epämääräisiä käsitteitä, jotka tulee määritellä tapauskohtaisesti. Ilma-alus meritorjuntaohjuksen lavettina on yllätyksellinen ja ketterä. Sen kyky tilannekuvan luomiseen ja maalien tunnistamiseen on kuitenkin rajallinen eikä yksittäinen meritorjuntaohjus lähtökohtaisesti pysty tuhoamaan suurta kauppalaivaa. Heikko ilmapuolustuskyky tekee taistelualuksista käytännössä toimintakyvyttömiä. Kehittämällä luovia ja epätavanomaisia taktiikoita ja asejärjestelmiä heikossakin asemassa oleva osapuoli kykenee jatkamaan toimintaansa. Tappioiden sietäminen sekä korkea pelastusvalmius ovat myös merkittävä osa meriliikenteen suojausta.

Miehittämättömien ilma-alusten kehitysnäkymät

Miehittämättömien ilma-alusten viimeaikainen teknologinen kehittyminen on ollut nopeaa. Miehittämättömien ilma-alusten suorituskyvyt ovat jo nyt vaikuttaneet viimeaikaisten sotilasoperaatioiden toteutukseen. Tulevaisuudessa niiden vaikutusta taistelukentän tapahtumiin voidaan pitää vieläkin merkittävämpänä. Tutkielman tehtävänä on selvittää, minkälai-sia miehittämättömiä ilma-aluksia on käytettävissä 2030-luvulla. Tutkimuksen toteutuksessa käytettiin kirjallisuustutkimusmenetelmää, jossa aineiston laadullisella katsauksella analysoitiin miehittämättömien ilma-alusten teknologiaan vaikuttavia muutoksia ja kehityssuuntia. Tutkimuksen lähdeaineisto koostuu julkaistuista teoksista, artikkeleista, raporteista, aikaisemmista tutkimuksista ja sähköisiä tietokannoista sekä internetjulkaisuista. Tutkimuksessa etsittiin miehittämättömän ilma-alusteknologian teknisiä kehityskohteita, jotka vaikuttavat kyseessä olevan teknologian kehitykseen. Miehittämättömien ilma-alusten toimintaympäristö ja sen muutokset vaikuttavat myös kehitteillä olevien miehittämättömien ilma-alusten kehitykseen. Tämän vuoksi selvitettiin myös tulevaisuuden ympäristön asettamia vaatimuksia miehittämättömille ilma-aluksille. Aineistoanalyysin perusteella UAV-kehitysohjelmat pyrkivät tuottamaan miehittämättömiä ilma-aluksia, jotka pystyvät toimimaan vihamielisessä toimintaympäristössä. Johtopäätöksissä tuodaan esille 2030-luvun UAV-teknologian suorituskyvyn mahdollisuuksia ja vaikutuksia tulevaisuuden taistelukentälle.

Mini- ja mikroluokan tiedustelulennokit 2020-luvulla

Lennokkien määrä on ollut jatkuvassa kasvussa sekä taistelukentällä että siviilikäytössä. Lennokkien yleistymisen myötä myös niiden kehittyminen on jatkuvaa. Tutkimuksessa selvitetään "Miten mini- ja mikroluokan tiedustelulennokit kehittyvät 2020-luvulla?”. Tutkimus suoritetaan kirjallisuustutkimuksena, jossa analysoidaan ja käytetään aiemmin kirjoitettua aiheeseen liittyvää aineistoa oman tutkimuksen pohjana. Tutkimukseen käytetään mahdollisimman tuoreita ja ajankohtaisia lähdemateriaaleja. Tutkimus on rajattu vain miniluokkaa pienempiin kiinteä- tai pyöriväsiipisiin lennokkeihin. Miniluokkaan lasketaan lennokit, jotka kyetään lähettämään lentoon kädestä tai mukana kannettavalla apuvälineellä. Lennokeista yleistyvät suoraan pystysuoraan nousevat ja helpommin mukana kannettavat mallit. Lennokkien käyttöä pyritään helpottamaan myös tekemällä niiden ohjaamisesta helpompaa. Tähän mallia saatetaan ottaa myös siviililennokeista. Siviililennokkeja saatetaan myös käyttää tulevaisuudessa sellaisenaan taistelukentällä. Sensoreiden kehittyminen yhdessä prosessointikyvyn kanssa mahdollistavat lennokeissa konenäön parantumisen, ja sitä kautta autonomian lentoreitin etsinnässä. Kehittyvä autonomia mahdollistaa myös nanolennokeilla parvilennon kehittymisen, sillä se estää lennokkien törmäämisen toisiinsa ilmassa sekä mahdollistaa lennokkien omatoimisen parhaan paikan valinnan tiedustelutehtävää varten. Johtopäätöksenä voidaan sanoa, että 2020-luvulla suurin osa käytetyistä lennokkimalleista on vielä nykyisinkin käytössä olevia malleja tai ainakin toiminnallisuuksiltaan samankaltaisia.. Kuitenkin jo nyt on havaittu mitä tehtäviä lennokeilla halutaan toteuttaa, ja miniluokan lennokit ovat jo nyt varsin tehokkaita tehtävässään. Erilaiset taisteluympäristöt tuovat kuitenkin tarpeen myös pienemmille ja erityistehtäviin sopivimmille lennokeille.

Vartiolaiva Turvan öljyntorjuntatekniikka

Öljyntorjunta on aiheena aina ajankohtainen ja kasvavissa määrin tärkeä Itämeren meriliikenteen kasvaessa. Arvioiden mukaan öljykuljetusten määrä Suomenlahdella tulee kasvamaan nykyisestä 160 miljoonasta tonnista 170-200 miljoonaan tonniin vuoteen 2020 mennessä. Lisääntyneen meriliikenteen luomaan uhkakuvaan vastaa osaltaan Rajavartiolaitoksen vartiolaiva Turva, jonka yksi tärkeimmistä tehtävistä on öljyntorjunta. Alus on valmistuttuaan parantanut koko Itämeren alueen valmiutta vastata mahdollisiin öljyonnettomuuksiin. Tutkielmassa esitellään Turvan öljyntorjuntatekniikkaa ja järjestelmien käyttöperiaatteita sekä arvioidaan tekniikan soveltuvuutta Suomen olosuhteisiin. Tavoitteena on antaa lukijalle laaja käsitys aluksen öljyntorjunnan suorituskyvystä. Näkökulma aiheeseen on tekninen ja öljyntorjuntajärjestelmät ovat rajattu koskemaan vain vartiolaiva Turvassa käytettäviä järjestelmiä. Tutkimus on laadullinen eli kvalitatiivinen asiakirja-analyysi. Tutkimuksen perusteella vartiolaiva Turva pystyy hyvin öljyn itsenäiseen keräämiseen ja sen leviämisen rajoit-tamiseen sekä soveltuu hyvin Suomen olosuhteisiin. Öljyntorjuntatehtäviä pystytään suorittamaan sekä johtamaan vaikeissakin näkyvyys- ja sääolosuhteissa. Keräysjärjestelmät ovat toimivia sekä nopeasti käyttövalmiita ja suuret öljynkeräystankit mahdollistavat pitkänkin toiminta-ajan tehtäväalueella. Erikseen alukseen asennetta-vat jääharjat mahdollistavat öljyntorjunnan myös jäisissä olosuhteissa. Jatkotutkimuksena tulisi selvittää Turvan kemikaalintorjuntatekniikan tehokkuus ja suorituskyky suhteessa toiminta-alueen uhkakuviin. Viitekehyksenä voisi olla öljy-/kemikaalitankkerin törmäys matkustaja-aluksen kanssa keskellä Suomenlahtea aiheuttaen tilanteen, jossa vaarassa olisi sekä ihmishenkiä että ympäristö.

Miehittämättömien helikoptereiden kehitys 2000-luvulla

Miehittämättömät ilma-alukset ovat kasvattaneet tärkeyttään nykyajan sodankäynnissä jatkuvasti. Niiden avulla pystytään vähentämään operaatioissa ihmisohjaajaan kohdistuvia riskejä, mikä on tärkeää erityisesti nykyaikaisissa matalan intensiteettitason konflikteissa. Kiinteäsiipiset UAV:t ovat jo vakiinnuttaneet asemansa taistelukentällä, mutta miehittämättömät helikopterit ovat vasta viime vuosikymmenellä kehittyneet tasolle, joka mahdollistaa niiden operatiivisen käytön. Tutkielmassa tarkastellaan miehittämättömien helikoptereiden kehitystä ja vastataan pääkysymykseen: Miten miehittämättömien helikoptereiden suorituskyky on kehittynyt valittuna ajanjaksona? Lisäksi selvitetään kahden alakysymyksen avulla, mihin suorituskyvyn kehittyminen pohjautuu ja mistä suorituskyvyn eri osa-alueiden kehitystarve johtuu. Tutkimusmenetelmänä tutkielmassa käytetään laadullista kirjallisuustutkimusta ja laadullista sisällönanalyysiä. Tutkielmassa aihetta käsitellään kahdessa kappaleessa, joista ensimmäisessä esitellään tutkimuksen kohteena olevat ilma-alukset, sekä käydään läpi eroja eri mallien välillä. Toisessa kappaleessa tarkastellaan valittujen suoritusarvojen kautta suorituskyvyn kehittymistä. Tutkimuksen perusteella havaitaan, että hyötykuorman kantokyky on kehittynyt kaikilla tutkimuksen kohteena olevilla ilma-aluksilla. Tämä viestii kyseisen suoritusarvon tärkeydestä miehittämättömien helikoptereiden suorituskyvyn kasvattajana. Muissa suoritusarvoissa ilma-alusmallien välillä oli vaihtelua, mikä kertoo kehityksen painopisteen eroavaisuuksista. Ilma-alukset sekä niiden suoritusarvot ovatkin kompromisseja, eli jos parannellaan toista osa-aluetta, aiheuttaa se mahdollisesti toisen osa-alueen heikkenemisen.

Laihianjoen vesistöalueen tulvariskien hallintasuunnitelma vuosille 2016–2021

Laihianjoen vesistöalueelle on laadittu tulvariskien hallintasuunnitelma vuosille 2016–2021. Suunnitelmassa esitetään tulvariskien alus-tava arviointi, tulvavaara- ja tulvariskikartat, arviot tulvavahingoista, tulvariskien hallinnan tavoitteet ja toimenpiteet tulvariskien estä-miseksi ja vähentämiseksi. Hallintasuunnitelmassa esitetään myös suunnitteluun liittyvä sidosryhmien ja kansalaisten osallistuminen ja kuuleminen. Tulvariskien hallintasuunnitelma on valmisteltu Laihianjoen vesistöalueen tulvaryhmän, Etelä-Pohjanmaan ELY-keskuksen ja Suomen ympäristökeskuksen yhteistyönä. Laihianjoen tulvista aiheutuvia vahinkoja voidaan ehkäistä ja vähentää monin tavoin. Toimien kirjo ulottuu maankäytön suunnittelusta kiinteistöjen omatoimiseen suojaukseen ja tulvien ennakoinnista operatiiviseen tulvantorjuntaan. Suunnitelmassa esitetyt toimenpiteet kattavat tulvien ennaltaehkäisyn, tulvasuojelutoimenpiteet, toiminnan tulvatilanteissa, valmiustoimet sekä tulvan jälkeiset toimenpiteet. Painopiste on vahinkojen ennaltaehkäisyssä ja varautumisessa. Tulvavesiä esitetään pidettäväksi valuma-alueilla mm. maa- ja metsä-mailla. Laihianjoella myös liikenneyhteyksien suunnittelu on tärkeä osa tulvariskien hallintaa, sillä alueen tulvat uhkaavat Vaasan kes-keisiä liikenneyhteyksiä. Suunnitelmassa esitetään nykyistä tehokkaampaa tiedottamista, jotta sekä yksityiset että julkiset tahot voivat paremmin varautua tulviin myös omatoimisesti. Laihianjoen alueen kunnat, asukkaat, pengerrysyhtiöt sekä ELY-keskus ovat keskei-sessä roolissa tulvariskien hallinnan toimenpiteiden toteutuksessa. Suunnitelma perustuu lakiin tulvariskien hallinnasta ja sen valmistelussa on hyödynnetty vesistöalueen tulvariskien alustavaa arviointia, tulvakarttoja sekä muita aikaisemmin tehtyjä tulvariskien hallinnan asiakirjoja. Maa- ja metsätalousministeriö on hyväksynyt suunnitel-man joulukuussa 2015. Suunnitelma tarkistetaan tarpeellisin osin viimeistään vuonna 2021.

Lapuanjoen vesistöalueen tulvariskien hallintasuunnitelma vuosille 2016-2021

Lapuanjoen vesistöalueelle on laadittu tulvariskien hallintasuunnitelma vuosille 2016-2021. Suunnitelmassa esitetään tulvariskien alus-tava arviointi, tulvavaara- ja tulvariskikartat, arviot tulvavahingoista, tulvariskien hallinnan tavoitteet ja toimenpiteet tulvariskien estä-miseksi ja vähentämiseksi. Hallintasuunnitelmassa esitetään myös suunnitteluun liittyvä sidosryhmien ja kansalaisten osallistuminen ja kuuleminen. Tulvariskien hallintasuunnitelma on valmisteltu Lapuanjoen vesistöalueen tulvaryhmän, Etelä-Pohjanmaan ELY-keskuksen ja Suomen ympäristökeskuksen yhteistyönä. Lapuanjoen tulvista aiheutuvia vahinkoja voidaan ehkäistä ja vähentää monin tavoin. Toimien kirjo ulottuu maankäytön suunnittelusta kiinteistöjen omatoimiseen suojaukseen ja tulvien ennakoinnista operatiiviseen tulvantorjuntaan. Suunnitelmassa esitetyt toimenpiteet kattavat tulvien ennaltaehkäisyn, tulvasuojelutoimenpiteet, toiminnan tulvatilanteissa, valmiustoimet sekä tulvan jälkeiset toimenpiteet. Painopiste on vahinkojen ennaltaehkäisyssä ja varautumisessa. Suunnitelmassa esitetään nykyistä tehokkaampaa tiedottamista, jotta sekä yksityiset että julkiset tahot voivat paremmin varautua tulviin myös omatoimisesti. Tulvavesiä esitetään pidettäväksi valuma-alueilla mm. metsämailla ja käytöstä poistuvilla turvetuotantoalueilla. Lapuanjoen pengerrysalueiden käyttöä esitetään suunniteltavaksi niin, että pengerrysalueita voitaisiin hyödyntää mahdollisimman tehokkaasti myös harvinaisilla tulvilla. Lapuanjokilaakson kunnat, asukkaat, pen-gerrysyhtiöt sekä ELY-keskus ovat keskeisessä roolissa tulvariskien hallinnan toimenpiteiden toteutuksessa. Suunnitelma perustuu lakiin tulvariskien hallinnasta ja sen valmistelussa on hyödynnetty vesistöalueen tulvariskien alustavaa arviointia, tulvakarttoja sekä muita aikaisemmin tehtyjä tulvariskien hallinnan asiakirjoja. Maa- ja metsätalousministeriö on hyväksynyt suunnitel-man joulukuussa 2015. Suunnitelma tarkistetaan tarpeellisin osin viimeistään vuonna 2021.

The identification and characterization of inter- and intra-species genetic diversity derived from retrotransposons in humans

Retrotransposons, which used to be considered as “junk DNA”, have begun to reveal their immense value to genome evolution and human biology due to recent studies. They consist of at least ~45% of the human genome and are more or less the same in other mammalian genomes. Retrotransposon elements (REs) are known to affect the human genome through many different mechanisms, such as generating insertion mutations, genomic instability, and alteration in gene expression. Previous studies have suggested several RE subfamilies, such as Alu, L1, SVA and LTR, are currently active in the human genome, and they are an important source of genetic diversity between human and other primates, as well as among humans. Although several groups had used Retrotransposon Insertion Polymorphisms (RIPs) as markers in studying primate evolutionary history, no study specifically focused on identifying Human-Specific Retrotransposon Element (HS-RE) and their roles in human genome evolution. In this study, by computationally comparing the human genome to 4 primate genomes, we identified a total of 18,860 HS-REs, among which are 11,664 Alus, 4,887 L1s, 1,526 SVAs and 783 LTRs (222 full length entries), representing the largest and most comprehensive list of HS-REs generated to date. Together, these HS-REs contributed a total of 14.2Mb sequence increase from the inserted REs and Target Site Duplications (TSDs), 71.6Kb increase from transductions, and 268.2 Kb sequence deletion of from insertion-mediated deletion, leading to a net increase of ~14 Mb sequences to the human genome. Furthermore, we observed for the first time that Y chromosome might be a hot target for new retrotransposon insertions in general and particularly for LTRs. The data also allowed for the first time the survey of frequency of TE insertions inside other TEs in comparison with TE insertion into none-TE regions. In summary, our data suggest that retrotransposon elements have played a significant role in the evolution of Homo sapiens.

HUMAN GENOME VARIATIONS AND EVOLUTION WITH A FOCUS ON THE ANALYSIS OF TRANSPOSABLE ELEMENTS

Genome sequence varies in numerous ways among individuals although the gross architecture is fixed for all humans. Retrotransposons create one of the most abundant structural variants in the human genome and are divided in many families, with certain members in some families, e.g., L1, Alu, SVA, and HERV-K, remaining active for transposition. Along with other types of genomic variants, retrotransponson-derived variants contribute to the whole spectrum of genome variants in humans. With the advancement of sequencing techniques, many human genomes are being sequenced at the individual level, fueling the comparative research on these variants among individuals. In this thesis, the evolution and functional impact of structural variations is examined primarily focusing on retrotransposons in the context of human evolution. The thesis comprises of three different studies on the topics that are presented in three data chapters. First, the recent evolution of all human specific AluYb members, representing the second most active subfamily of Alus, was tracked to identify their source/master copy using a novel approach. All human-specific AluYb elements from the reference genome were extracted, aligned with one another to construct clusters of similar copies and each cluster was analyzed to generate the evolutionary relationship between the members of the cluster. The approach resulted in identification of one major driver copy of all human specific Yb8 and the source copy of the Yb9 lineage. Three new subfamilies within the AluYb family – Yb8a1, Yb10 and Yb11 were also identified, with Yb11 being the youngest and most polymorphic. Second, an attempt to construct a relation between transposable elements (TEs) and tandem repeats (TRs) was made at a genome-wide scale for the first time. Upon sequence comparison, positional cross-checking and other relevant analyses, it was observed that over 20% of all TRs are derived from TEs. This result established the first connection between these two types of repetitive elements, and extends our appreciation for the impact of TEs on genomes. Furthermore, only 6% of these TE-derived TRs follow the already postulated initiation and expansion mechanisms, suggesting that the others are likely to follow a yet-unidentified mechanism. Third, by taking a combination of multiple computational approaches involving all types of genetic variations published so far including transposable elements, the first whole genome sequence of the most recent common ancestor of all modern human populations that diverged into different populations around 125,000-100,000 years ago was constructed. The study shows that the current reference genome sequence is 8.89 million base pairs larger than our common ancestor’s genome, contributed by a whole spectrum of genetic mechanisms. The use of this ancestral reference genome to facilitate the analysis of personal genomes was demonstrated using an example genome and more insightful recent evolutionary analyses involving the Neanderthal genome. The three data chapters presented in this thesis conclude that the tandem repeats and transposable elements are not two entirely distinctly isolated elements as over 20% TRs are actually derived from TEs. Certain subfamilies of TEs themselves are still evolving with the generation of newer subfamilies. The evolutionary analyses of all TEs along with other genomic variants helped to construct the genome sequence of the most recent common ancestor to all modern human populations which provides a better alternative to human reference genome and can be a useful resource for the study of personal genomics, population genetics, human and primate evolution.

Black Boxes and Abstraction or A quick run through how computers work

How we get from transistors through to logic gates to ALUs and memory to the stored program and the fetch execute cycle through to machine code and high level languages. Inspired by Tanenbaum's approach in "Structured Computer Organozation"