Liikennepolttoaineeksi tarkoitettu ohraetanoli, Suomen ohramarkkinat ja ilmastonmuutos

The aim of the thesis was to analyze the use of barley as an input for bioethanol production and the impacts the use has on the Finnish barley markets. Two main research questions were formulated. First, privately and socially optimal bioethanol production levels were examined. In the social optimum, the climate benefits of bioethanol production were considered. It was calculated that the production and use of bioethanol created smaller CO2 -emissions when compared with the production and use of gasoline. Second, the impacts of bioethanol production on farmland allocation and agricultural production were analyzed. In more detail, the second aim was to analyze the farmland allocation between wheat and barley cultivation and green set aside in the private and social optimum. An analytical model was produced to analyze the barley markets in Finland. To provide an empirical counterpart to this model, existing research data on bioethanol production and barley cultivation was used. The aim of the model was to analyze the supply and the demand as well as market equilibrium of barley. Furthermore, the model provided a framework for analyzing the differences between the private optimum and social optimum of bioethanol production in Finland. The demand for barley consists of animal feed demand and bioethanol demand. On the supply side, a heterogeneous model of farmland quality was used. With this framework, it is possible to analyze farmland allocation between barley and wheat cultivation and green set aside and how the climate benefits of bioethanol production affects the allocation. Moreover, the relative changes in barley price between the private and social optimum were analyzed. Based on the empirical analysis, the private optimum for barley based bioethanol production is 58 691 metric tons. However, the social optimum for barley based bioethanol production is 72 736 metric tons. The portion of farmland that is allocated to barley cultivation is increased if the climate benefits of bioethanol production are considered. In the private optimum, 1/19 of the total farmland is allocated to barley cultivation whereas in social optimum the share increases to 7/19. Furthermore, the increase in barley price between private and social optimum is rather modest. Total increase in price is only about 1,8 percent.

Hintakäsitykset funktionaalisista elintarvikkeista ja euron käyttöönoton vaikutus

Työn tavoitteena oli tutkia kuluttajien hintakäsityksiä funktionaalisista elintarvikkeista sekä euron käyttöönoton vaikutuksia niihin. Teoriaosassa tarkasteltiin funktionaalisen elintarvikkeen käsitettä ja sen hintaan liittyviä kysymyksiä erikoistuotteen näkökulmasta sekä kuluttajan hintakäsityksen muodostumisessa tärkeää osaa näyttelevää referenssihintaa ja sen vaikutuksia sekä teoreettista taustaa, erityisesti adaptaatiotasoteoriaa. Lisäksi tarkasteltiin euron mahdollisia vaikutuksia referenssihintaan sekä referenssihinnan roolia kuluttajan hintakäsityksen muodostumisessa. Työn empiirinen osa koostui kahdesta kyselytutkimuksesta, jotka suoritettiin ennen euron käyttöönottoa joulukuussa 2001 ja sen jälkeen huhtikuussa 2002. Ensimmäiseen kyselyyn vastasi 182 ja toiseen 135 vastaajaa. Vastaajat olivat pääkaupunki- sekä Hämeenlinnan seudulta. Tutkimuksen kohteena olevat tuotteet olivat Gefilus®-piimä ja -mehut, ja kohderyhmänä niiden käyttäjät. Tutkimuksen empiirisessä osassa selvitettiin funktionaalisten elintarvikkeiden käyttö- ja ostotottumuksia sekä mielipidettä niiden hintatasosta suhteessa terveysvaikutuksiin ja tavallisiin elintarvikkeisiin. Referenssihintoja tutkimuksen kohteena oleville tuotteille tutkittiin sopivana, korkeimpana ja alhaisimpana hyväksyttävänä hintana.Euron vaikutuksia hintakäsityksiin tutkittiin vastausten eroissa kyselyjen välillä. Euron käyttöönoton aiheuttamia referenssihintojen muutoksia tarkasteltiin hintaherkkyysmittari avulla. Lisäksi tutkittiin euron käyttöönoton aiheuttamia muutoksia ostokäyttäytymisessä. Faktori- ja ryhmittelyanalyyseja käytettiin vastaajien ryhmittelyyn. Funktionaalisia elintarvikkeita pidettiin vastaajien joukossa kalliina suhteessa niiden terveysvaikutuksiin tai tavallisten, ei-funktionaalisten, tuotteiden hintaan. Tutkimuksen kohteena olleiden tuotteiden, Gefilus®-piimän ja -mehujen, hintatasoa pidettiin myös kalliina. Gefilus®-mehujen hintaa pidettiin yleisesti liian kalliina. Euron käyttöönotto aiheutti muutoksia vastaajien referenssihinnoissa. Euron käyttöönoton voitiin havaita vaikuttaneen kuluttajien hintakäsityksiin siten, että hinnat vaikuttivat aikaisempaa halvemmilta. Lisäksi euron käyttöönotto oli vaikeuttanut hintojen arviointia. Lähes kaikki vastaajat olivat sitä mieltä, että euron käyttöönoton jälkeen hinnat olivat nouseet. Euron käyttöönotto oli myös lisännyt pankkikortin käyttöä maksuvälineenä käteisen sijaan. Avainsanat: funktionaalinen elintarvike, terveysvaikutteinen elintarvike, hintakäsitys, referenssihinta, euro

Vapaa-ajan vieton luonnonvarojen kulutus

This thesis studies the use of natural resources for leisure time activities. The method used is Material Input per Service Unit (MIPS method). Leisure time has an increasing effect on the material flows of households, and that way has a bigger pressure on the environment. The most popular way of spending spare time in Finland is to watch TV and to listen to music or radio. Regardless of these, this thesis takes a closer look at boating, playing a musical instrument and visiting a theatre and tries to quantify their material flows. MIPS calculations of this thesis are case-studies and do not tell the whole truth about the hobbies. The aim was to have an overview about the magnitude of the activities. In the boating calculations, inside the system boundaries there are the boat itself, transport of the boat, outboard motor, gasoline consumption of the outboard motor, travelling to and from the harbour, and the harbour infrastructure. Calculations of playing a music instrument consider the instrument itself, music school and its maintenance, and travelling to the school. In the case of theatre the included things are theatre house and its maintenance, decor and costumes of the plays, transport of the decor, and travelling of the audience. The results of this thesis suggest that the biggest material flow of boating comes from travelling to and from the harbour and from the harbour infrastructure. The gasoline consumption of the outboard motor also makes a difference. One hour of boating with a rowing boat consumes 1 kg of abiotic materials. Boating with an outboard motorboat consumes astonishing 113 kg of abiotic resources. Visiting a music lesson for one hour consumes 9 kg of abiotic resources when travelling there by bus. One hour in a theatre play consumes 17 kg of abiotic materials when travelling by bus. Transport has a significant role on the resource consumption of leisure time activities.

Suomen maatalouden tuottamat kasvihuonekaasujen päästöt eri politiikkaskenaarioissa

Climate change is the single biggest environmental problem in the world at the moment. Although the effects are still not fully understood and there is considerable amount of uncertainty, many na-tions have decided to mitigate the change. On the societal level, a planner who tries to find an eco-nomically optimal solution to an environmental pollution problem seeks to reduce pollution from the sources where reductions are most cost-effective. This study aims to find out how effective the instruments of the agricultural policy are in the case of climate change mitigation in Finland. The theoretical base of this study is the neoclassical economic theory that is based on the assumption of a rational economic agent who maximizes his own utility. This theoretical base has been widened towards the direction clearly essential to the matter: the theory of environmental eco-nomics. Deeply relevant to this problem and central in the theory of environmental economics are the concepts of externalities and public goods. What are also relevant are the problems of global pollution and non-point-source pollution. Econometric modelling was the method that was applied to this study. The Finnish part of the AGMEMOD-model, covering the whole EU, was used for the estimation of the development of pollution. This model is a seemingly recursive, partially dynamic partial-equilibrium model that was constructed to predict the development of Finnish agricultural production of the most important products. For the study, I personally updated the model and also widened its scope in some relevant matters. Also, I devised a table that can calculate the emissions of greenhouse gases according to the rules set by the IPCC. With the model I investigated five alternative scenarios in comparison to the base-line scenario of Agenda 2000 agricultural policy. The alternative scenarios were: 1) the CAP reform of 2003, 2) free trade on agricultural commodities, 3) technological change, 4) banning the cultivation of organic soils and 5) the combination of the last three scenarios as the maximal achievement in reduction. The maximal achievement in the alternative scenario 5 was 1/3 of the level achieved on the base-line scenario. CAP reform caused only a minor reduction when com-pared to the base-line scenario. Instead, the free trade scenario and the scenario of technological change alone caused a significant reduction. The biggest single reduction was achieved by banning the cultivation of organic land. However, this was also the most questionable scenario to be real-ized, the reasons for this are further elaborated in the paper. The maximal reduction that can be achieved in the Finnish agricultural sector is about 11 % of the emission reduction that is needed to comply with the Kyoto protocol.

Tukien tuotannosta irrottamisen vaikutukset viljan, naudanlihan ja sianlihan tarjontaan Suomessa

This research discusses decoupling CAP (Common Agricultural Policy) support and impacts which may occur on grain cultivation area and supply of beef and pork in Finland. The study presents the definitions and studies on decoupled agricultural subsidies, the development of supply of grain, beef and pork in Finland and changes in leading factors affecting supply between 1970 and 2005. Decoupling agricultural subsidies means that the linkage between subsidies and production levels is disconnected; subsidies do not affect the amount produced. The hypothesis is that decoupling will decrease the amounts produced in agriculture substantially. In the supply research, the econometric models which represent supply of agricultural products are estimated based on the data of prices and amounts produced. With estimated supply models, the impacts of changes in prices and public policies, can be forecasted according to supply of agricultural products. In this study, three regression models describing combined cultivation areas of rye, wheat, oats and barley, and the supply of beef and pork are estimated. Grain cultivation area and supply of beef are estimated based on data from 1970 to 2005 and supply of pork on data from 1995 to 2005. The dependencies in the model are postulated to be linear. The explanatory variables in the grain model were average return per hectare, agricultural subsidies, grain cultivation area in the previous year and the cost of fertilization. The explanatory variables in the beef model were the total return from markets and subsidies and the amount of beef production in the previous year. In the pork model the explanatory variables were the total return, the price of piglet, investment subsidies, trend of increasing productivity and the dummy variable of the last quarter of the year. The R-squared of model of grain cultivation area was 0,81, the model of beef supply 0,77 and the model of pork supply 0,82. Development of grain cultivation area and supply of beef and pork was estimated for 2006 - 2013 with this regression model. In the basic scenario, development of explanatory variables in 2006 - 2013 was postulated to be the same as they used to be in average in 1995 - 2005. After the basic scenario the impacts of decoupling CAP subsidies and domestic subsidies on cultivation area and supply were simulated. According to the results of the decoupling CAP subsidies scenario, grain cultivation area decreases from 1,12 million hectares in 2005 to 1,0 million hectares in 2013 and supply of beef from 88,8 million kilos in 2005 to 67,7 million kilos in 2013. Decoupling domestic and investment subsidies will decrease the supply of pork from 194 million kilos in 2005 to 187 million kilos in 2006. By 2013 the supply of pork grows into 203 million kilos.

Liikuntaharrastusten luonnonvarojen kulutuksen arviointi MIPS-menetelmällä

Tutkielmassa tarkastellaan liikuntaharrastusten luonnonvarojen kulutusta MIPS (material input per service unit, suom. materiaalipanos palvelusuoritetta kohden) -menetelmällä. MIPS-menetelmä perustuu ekotehokkuusajatteluun ja sen tavoitteena on suhteuttaa tuotteen tai palvelun elinkaaren aikainen luonnonvarojen kulutus siitä saatavaan palveluun. Tässä tutkimuksessa tarkastellaan liikuntaharrastusten materiaalivirtoja erilaisissa liikuntapaikoissa yhden henkilön harrastetuntia kohden. Tarkasteltavia liikuntapaikkoja ovat kevyen liikenteen väylä, kuntorata, liikuntasali ja -halli, jäähalli, uimahalli, kuntokeskus sekä lämmitetty ja lämmittämätön tekonurmikenttä. Tutkielman laskelmat perustuvat pääosin tapaustutkimuksiin suomalaisista liikuntapaikoista. Laskelmissa on huomioitu liikuntapaikalle matkustaminen, liikuntapaikan rakentaminen sekä sen ylläpito ja käyttö. Tarkasteltujen liikuntaharrastusten abioottisten luonnonvarojen kulutus vaihteli 1,7 28 kg:n välillä yhden henkilön harrastetuntia kohden. Abioottisten luonnonvarojen kulutukseen vaikutti eniten liikuntapaikalle matkustaminen. Tarkastelluista liikuntaharrastuksista eniten abioottisia luonnonvaroja ja ilmaa kulutti uimahallissa uiminen. Kuntoradoilla ja kevyen liikenteen väylillä harrastettavien ulkoilulajien MIPS-luvut olivat alhaisimmat. Liikuntaharrastukset erosivat toisistaan eniten veden kulutuksessa, jonka MIPS-luvut vaihtelivat 40 ja 1400 kg:n välillä. Korkein veden MIPS-luku oli jäähallissa tapahtuvalla liikunnalla. Ilman kulutus liikuntaharrastuksissa oli 0,1 6,2 kg harrastetuntia kohden. Tulosten perusteella liikuntaharrastusten luonnonvarojen kulutusta voitaisiin tehokkaimmin vähentää kulkemalla liikuntapaikalle henkilöauton sijaan julkisilla kulkuneuvoilla ja hyödyntämällä lähiympäristön tarjoamia liikuntapaikkoja. Myös liikuntapaikkojen kävijämäärien maksimoiminen on tärkeää harrastetunnille kohdistuvien materiaalivirtojen pienentämiseksi. Tutkielma on toteutettu osana FIN-MIPS Kotitalous tutkimushanketta.

Innovatiivisuuden yhteys elintarvikealan pienyrityksen tuotestrategiaan ja laatukäsitykseen

Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää pienten elintarvikeyritysten innovatiivisuutta ja sen yhteyttä yrityksen strategisiin toimintoihin. Yritysten erilainen suhtautuminen innovaatioihin ja uusia tuotteita kohtaan pyrittiin esittämään yrityksen eri taustatekijöiden kuten toimialan, resurssien, tuotestrategian ja uusien elintarvikkeiden laatukäsityksen kautta. Teoriaosassa käytiin läpi innovaatioteorioita ja innovaation käsitettä elintarvikealalla. Kirjallisuuden avulla tuotiin esiin yrityksen innovatiivisuuden mittaamiseen käytettyjä menetelmiä. Innovaatioteorian rinnalle nostettiin uusien elintarvikkeiden laatukäsitys ja tuotteen laatu, joiden avulla, kirjallisuuteen pohjautuen, tarkasteltiin elintarviketta tuoteinnovaationa. Empiirinen osa tutkimuksessa kerättiin yrityksille lähetettynä postikyselynä syksyllä 2005. Vastanneita yrityksiä oli 59, jotka olivat suomalaisia elintarvikkeita jalostavia yrityksiä. Kysely muodostui osioista esitiedot, uuden elintarvikkeen ominaisuudet, innovatiivisuus ja tuotestrategia. Yritysten ulkopuoliselle kuluttajaryhmälle (n=97) tehtiin myös kysely liittyen elintarvikkeen laatuun. Yritykset jaettiin kahteen eri ryhmään innovatiivisuuden perusteella ja ryhmien sisältöä tarkasteltiin yritysten elintarviketoimialan, tuotestrategian ja laatukäsityksen näkökulmasta. Ryhmiksi muodostuivat kasvuhaluiset innovoijat (n=24) ja perinteiset kehittäjät (n=25). Uuden elintarvikkeen 22 laatuominaisuudesta kehitettiin uuden elintarvikkeen laatumittaristo hyödyntämällä faktori- ja reliabiliteettianalyysiä. Laatumittaristo muodostui kuudesta eri ulottuvuudesta: ulkonäkö, tunne, käytettävyys, terveydellisyys, hygienia-aistittava laatu ja prosessilaatu. Laatumittarin avulla verrattiin kasvuhaluisten innovoijien ja perinteisten kehittäjien laatukäsitystä. Merkitsevä ero muodostui laadun terveydellisyys-ulottuvuuden arvostuksessa. Tutkimustulosten perusteella elintarvikealan pienyritysten toimialakentällä on strategisesti erilaisia yrityksiä. Kasvuhaluiset innovoijat olivat tuoteorientoituneita, joiden tuotestrategia tähtäsi kasvuun ja tuotteet olivat uutuusasteeltaan korkeita erikoistuotteita. Yritysryhmien innovatiivisuuteen vaikuttavana tekijänä oli yrityksen koko. Kooltaan kasvuhaluiset innovoijat olivat suurimmaksi osaksi mikroyrityksiä (2 - 9 hlöä). Innovatiivisuuden voi katsoa liittyvän yrityksen tiettyyn kasvuhaluiseen vaiheeseen, jolloin myös yritys ajattelee markkinasuuntautuneisemmin. Tuotteiden uudet mahdollisuudet luoda kasvua koetaan tärkeämmiksi kuin kasvuvaiheen ohittaneissa yrityksissä. Tutkimus tukee käsitystä, että innovatiiviset yritykset käyttävät enemmän ulkoista markkinainformaatiota hyväkseen.

Palvelumenojen muutokset lapsiperheissä 1990-luvulla

Tämän tutkielman tarkoituksena on ollut tarkastella lapsiperheiden palveluihin käytettyjen kulutusmenojen muutoksia 1990-luvulla. Tavoitteena on ollut selvittää poikkesiko yhden ja kahden huoltajan talouksien palvelumenojen muutokset toisistaan. Aineistona on käytetty Tilastokeskuksen kulutustutkimuksista tehtyä aikasarjaa 1990-1998. Vertailut kotitaloustyyppien välillä on tehty aina kulutusyksikköä kohden. Palvelumenoja on selvitetty ensin kokonaisuudessaan ja sen jälkeen palveluryhmittäin. Osa palveluryhmistä on jaettu vielä edelleen kahteen osaan. Tutkimus osoitti, että lapsiperheiden palvelumenoissa tapahtui muutoksia. Palvelumenot laskivat yhden ja kahden huoltajan talouksissa vuodesta 1990 vuoteen 1994/96, jonka jälkeen palvelumenot kääntyivät kahden huoltajan talouksissa kasvuun. Yhden huoltajan talouksissa palvelumenot laskivat edelleen vuotta 1998 kohden. Palveluryhmittäisessä tarkastelussa voitiin havaita, että muutokset palvelumenoissa olivat tavallisesti lapsiperheissä saman suuntaisia. Yhden huoltajan talouksissa muutokset olivat tavallisesti jyrkempiä. Palvelumenoissa 1990-luvun alussa olleet tasoerot yhden ja kahden huoltajan talouksien välillä myös säilyivät lähes samana vuosikymmenen loppuun saakka. Kotitalouden tuotantoteoriasta johdettiin tutkimusta varten taustateoreettinen viitekehys, jossa kuvataan kotitalouksien vaihtoehtoisia tapoja tuottaa perushyödykkeitä. Johtopäätöksinä havaittiin teorian soveltuvan palvelumenojen muutosten kuvaamiseen. Kotitalouksien toiminnan kannalta vaihtoehtoisia tapoja tuottaa perushyödykkeitä on oltava, jotta tarpeet saataisiin tyydytetyksi erilaisissa taloudellisissa olosuhteissa. Tutkielman tulokset ovat yleisesti ottaen yhteneviä aikaisempien lapsiperheitä koskevien tutkimusten tulosten kanssa. Avainsanat: lapsiperhe, palvelumeno, muutos, 1990-luku

Water-ethanol mixtures by molecular dynamics and x-ray Compton scattering

Water-ethanol mixtures are commonly used in industry and house holds. However, quite surprisingly their molecular-level structure is still not completely understood. In particular, there is evidence that the local intermolecular geometries depend significantly on the concentration. The aim of this study was to gain information on the molecular-level structures of water-ethanol mixtures by two computational methods. The methods are classical molecular dynamics (MD), where the movement of molecules can be studied, and x-ray Compton scattering, in which the scattering cross section is sensitive to the electron momentum density. Firstly, the water-ethanol mixtures were studied with MD simulations, with the mixture concentration ranging from 0 to 100%. For the simulations well-established force fields were used for the water and ethanol molecules (TIP4P and OPLS-AA, respectively). Moreover, two models were used for ethanol, rigid and non-rigid. In the rigid model the intramolecular bond lengths are fixed, whereas in the non-rigid model the lengths are determined by harmonic potentials. Secondly, mixtures with three different concentrations employing both ethanol models were studied by calculating the experimentally observable x-ray quantity, the Compton profile. In the MD simulations a slight underestimation in the density was observed as compared to experiment. Furthermore, a positive excess of hydrogen bonding with water molecules and a negative one with ethanol was quantified. Also, the mixture was found more structured when the ethanol concentration was higher. Negligible differences in the results were found between the two ethanol models. In contrast, in the Compton scattering results a notable difference between the ethanol models was observed. For the rigid model the Compton profiles were similar for all the concentrations, but for the non-rigid model they were distinct. This leads to two possibilities of how the mixing occurs. Either the mixing is similar in all concentrations (as suggested by the rigid model) or the mixing changes for different concentrations (as suggested by the non-rigid model). Either way, this study shows that the choice of the force field is essential in the microscopic structure formation in the MD simulations. When the sources of uncertainty in the calculated Compton profiles were analyzed, it was found that more statistics needs to be collected to reduce the statistical uncertainty in the final results. The obtained Compton scattering results can be considered somewhat preliminary, but clearly indicative of the behaviour of the water-ethanol mixtures when the force field is modified. The next step is to collect more statistics and compare the results with experimental data to decide which ethanol model describes the mixture better. This way, valuable information on the microscopic structure of water-ethanol mixtures can be found. In addition, information on the force fields in the MD simulations and on the ability of the MD simulations to reproduce the microscopic structure of binary liquids is obtained.

Puutarhakasvien talvehtiminen Manner-Suomen ilmastossa - nyt ja tulevaisuudessa

Tämä työ käsittelee Suomen ilmastoa puutarhakasvien näkökulmasta painopisteen ollessa lämpöilmastollisissa piirteissä ja kasvien talvehtimiseen liittyvissä tekijöissä. Työssä esitellään puutarhakasvien, erityisesti monivuotisten puuvartisten kasvien selviytymiseen vaikuttavia tekijöitä, ja näiden pohjalta kartoitetaan ilmastollisia olosuhteita eri puolilla Suomea viimeisen noin viiden vuosikymmenen ajalta. Lisäksi pyritään arvioimaan tuleville vuosikymmenille ennustetun lämpenemisen aiheuttamia muutoksia Suomen puutarhatuotannon menestymismahdollisuuksissa. Nykyilmaston osalta tarkastelu perustuu vuosien 1960-2006 päivittäisiin lumi- ja lämpötilahavaintoihin kymmenellä havaintopaikalla lounaisrannikolta Koillismaalle. Puutarhakasvien kannalta hyödyllisiä ja haitallisia ilmaston piirteitä pyrittiin kuvaamaan erilaisilla indekseillä, ns. kynnystapahtumien ajankohdilla ja erinäisten raja-arvojen ylittymisillä. Tulevaisuuden jaksojen 2010-39 ja 2040-69 osalta tilannetta tarkasteltiin A2- ja B1-skenaariossa. Työssä käytettiin ns. delta-menetelmää, missä 19 ilmastomallin keskiarvona saadut arviot kuukausikeskilämpötilojen noususta lisättiin havaintopaikkojen päivittäisiin vuosien 1971-2000 lämpötilahavaintoihin. Olosuhteet puutarhakasvien menestymiselle vaihtelevat paljon tarkastelussa olleella kolmelle kasvimaantieteelliselle vyöhykkeelle sijoittuvalla alueella. 1990-luvun alusta lisääntyneet leudot talvet näkyvät hyvin talvehtimisoloja kuvaavissa muuttujissa. Toisaalta havaintopaikkojen pienilmastolliset tekijät korostuvat erityisesti alueiden hallatilanteita tarkasteltaessa. Tulevaisuuden osalta monien puutarhakasvien talven selviytymisedellytyksiin vaikuttavien tekijöiden voidaan odottaa yleisesti parantuvan ilmaston lämmetessä, tosin Suomen ilmastossa pakkasvahinkojen riski on silti olemassa. Toisaalta entisestään leudontuvat talvet lämpöjaksoineen tulevat lisäämään mahdollisuutta kasvien kylmänkestävyyden heikkenemisestä aiheutuville ongelmille. Myöhäisten hallojen esiintymisen aiheuttamat vahingot riippuvat niitä edeltäneen ajan kasvuolosuhteista. Tällöin kasvukauden alun ajankohdassa, sen alkupuolen lämpimyydessä ja hallojen esiintymisen ajankohdassa tapahtuvien muutosten nettovaikutus ratkaisee myöhäisten hallatilanteiden kukinnalle muodostavan riskin tulevaisuudessa. Tästä ei saatu yksiselitteisiä tuloksia tämän tutkimuksen puitteissa, sillä hallariskiä kuvaavan indeksin käyttäytyminen oli varsin epämääräistä.

Entsymaattisen hydrolyysin vaikutuksista mikrokiteisen selluloosan rakenteeseen

Cellulose can be used as a renewable raw material for energy production. The utilization requires degradation of cellulose into glucose, which can be done with the aid of enzymatic hydrolysis. In this thesis, various x-ray methods were used to characterize sub-micrometer changes in microcrystalline cellulose during enzymatic hydrolysis to clarify the process and factors slowering it. The methods included wide-angle x-ray scattering (WAXS), small-angle x-ray scattering (SAXS) and x-ray microtomography. In addition, the samples were studied with transmission electron microscopy (TEM). The studied samples were hydrolyzed by enzymes of the Trichoderma reesei species for 6, 24, and 75 hours, which corresponded to 31 %, 58 %, and 68 % degrees of hydrolysis, respectively. Freeze-dried hydrolysis residues were measured with WAXS, SAXS and microtomography, whereas some of them were re-wetted for the wet SAXS and TEM measurements. The microtomography measurements showed a clear decrease in particle size in scale of tens of micrometers. In all the TEM pictures similar cylindrical and partly ramified structures were observed, independent of the hydrolysis time. The SAXS results were ambiguous and partly imprecise, but showed a change in the structure of wet samples in scale of 10-30 nm. According to the WAXS results, the degrees of crystallinity and the crystal sizes remained the same. The gained results support the assuption, that the cellulosic particles are hydrolyzed mostly on their surface, since the enzymes are unable to penetrate into the nanopores of wet cellulose. The hydrolysis therefore proceeds quickly in easily accessible particles and leaves the unaccesible particles almost untouched. The structural changes observed in the SAXS measurements might correspond to slight loosening of the microfibril aggregates, which was seen only in the wet samples because of their different pore structure.

What kind of data would ascertain real periodicity in the terrestrial impact crater record

Maan törmäyskraaterien ikäjakauman mahdollinen ajallinen jaksollisuus on herättänyt laajaa keskustelua sen jälkeen, kun ilmiö ensimmäistä kertaa raportoitiin joukossa arvostettuja tieteellisiä artikkeleita vuonna 1984. Vaikka nykytiedon valossa on kyseenalaista perustuuko havaittu jaksollisuus todelliseen fysikaaliseen ilmiöön, on kuitenkin mahdollista, että jaksollisuus on todella olemassa ja se voitaisiin havaita laajemmalla ja tarkemmalla törmäyskraateriaineistolla. Tutkimuksessa luotiin simuloidut kraaterien ajalliset tiheys- ja kertymäfunktiot tapauksille, jossa kraaterit syntyvät joko täysin jaksollisella tai satunnaisella prosessilla. Näiden kahden ääritapauksen lisäksi luotiin jakaumat myös kahdelle niiden yhdistelmälle. Nämä mallit mahdollistavat myös erilaisten kraaterien iänmäärityksen epätarkkuuksien huomioonottamisen. Näistä jakaumista luotiin eri pituisia simuloituja kraaterien ikien aikasarjoja. Lopulta simuloiduista aikasarjoista pyrittiin Rayleigh'n menetelmän avulla etsimään jakaumassa ollutta jaksollisuutta. Tutkimuksemme perusteella ajallisen jaksollisuuden havaitseminen kraateriaikasarjoista on lähes mahdotonta mikäli vain yksi kolmasosa kraatereista on jaksollisen ilmiön aiheuttamia, vaikka nykyistä kraateriaineistoa laajempi ja tarkempi aineisto olisi tulevaisuudessa saatavilla. Mikäli kaksi kolmasosaa meteoriittitörmäyksistä on jaksollisia, sen havaitseminen on mahdollista, mutta vaatii huomattavasti tämän hetkistä kattavamman kraateriaineiston. Tutkimuksen perusteella on syytä epäillä, että havaittu kraaterien ajallinen jaksollisuus ei ole todellinen ilmiö.

Kaksikertasironnan simulointi

Mahdollisimman tarkka tieto varatun hiukkasen energianmenetyksestä sen kulkiessa näytteessä on usein hyvin olennaista varteenotettavien tutkimustulosten aikaansaamiseksi monilla eri fysiikan suuntautumisaloilla. Aihe onkin hyvin laajalti tutkittu. Kehityksen kuitenkin edetessä yhä pienempiin mittasuhteisiin ja tarkempiin arvoihin on tärkeää, että myös ionien energianmenetyksestä väliaineessa saadaan yhä tarkempaa tietoa. Takaisinsirontaspektrometriassa tarkastellaan näytteestä sironneita ammusioneja. Takaisinsironnan avulla voidaan tunnistaa näytteen sisältämät alkuaineet, selvittää syvyysjakauma ja näytteen alkuaineiden suhteelliset runsaudet. Menetelmään liittyvät ilmiöt ovat varsin monimutkaisia ja niiden teoreettinen mallintaminen siten haasteellista. Kun tavoitteena on simuloida mahdollisimman tarkasti tilannetta, jossa kiihdytetty ioni etenee näytteessä ei analyyttinen ratkaisumalli välttämättä ole paras vaihtoehto. Tilannetta kuvaamaan onkin kehitetty useita eri laskennallisia menetelmiä. Tässä työssä tarkasteltiin sitä kuinka paljon kaksikertasironnan huomioon ottaminen vaikuttaa tuloksiin takaisinsirontaa simuloitaessa. Useimmat takaisinsironnan mallinnusohjelmat ottavat huomioon ainoastaan yksikertasironnan. Tämä on varsin ymmärrettävää, sillä jo toisen sirontatapahtuman huomioon ottaminen ja mallintaminen analyyttisesti lisää huomattavasti simulaation laskutapahtumien lukumäärää ja hidastaa siten itse simulaatiota. Työtä varten kirjoitettiin ohjelma, jolla simuloituja tuloksia verrattiin sekä näytteistä mitattuihin että toisella simulaatio-ohjelmalla tuotettuihin spektreihin. Vertailusta kävi selvästi ilmi kaksikertasironnan merkitys takaisinsirontaa simuloitaessa. Yksikertasironnan tuoma informaatio päättyy energiaan, jolla näytteen takareunasta sironnut ioni havaitaan ilmaisimessa. Toisen sirontatapahtuman huomioon ottaminen tuo lisäinformaatiota etenkin spektrin häntäalueella. Laaditulla ohjelmalla pystyttiin nyt käsittelemään ainoastaan erikoistapausta, jossa ionisuihku ammuttiin kohtisuoraan näytteeseen. Looginen jatkotoimenpide työn parissa olisi laajentaa ohjelma käsittämään muutkin ionisuihkun tulokulmat.

Shokkikiihdytys Auringon koronassa

Planeettainvälisessä avaruudessa havaitaan runsaasti Auringosta peräisin olevia korkeaenergiaisia hiukkasia. Havainnot voidaan jakaa karkeasti lyhyt- ja pitkäkestoisiin. Yleisin selitys jälkimmäisille on diffusiivinen shokkikiihdytys koronan massapurkausten edellään työntämissä shokkiaalloissa. Hiukkaset siroavat shokin turbulentista sähkömagneettisesta kentästä ja saavat lisää energiaa ylittäessään shokkirintaman monta kertaa. Kiihdytys alkaa koronassa ja jatkuu useiden päivien ajan massapurkauksen liikkuessa poispäin Auringosta. Havaintojen mukaan koronassa tapahtuva kiihdytys, jossa protonit voivat saavuttaa jopa 1 GeV suuruusluokkaa olevan energian, tapahtuu minuuttien aikaskaaloissa. Korkeaenergiaisten hiukkasten energiaspektri on tyypillisesti potenssilaki dN/dE ~ E^{-sigma}, missä sigma on lähellä ykköstä oleva vakio. Opinnäytteessä esitellään diffusiivisen shokkikiihdytyksen teoria ja tutkitaan kiihdytystä testihiukkassimulaatiolla. Koronan aktiivista aluetta mallinnetaan yksinkertaistetulla magneettikentällä. Simulaatiossa lasketaan tasomaisen shokin eteen injektoitujen protonien ratoja siihen asti, kun ne joko osuvat Auringon pintaan tai karkaavat planeettainväliseen avaruuteen. Lopputuloksista lasketuista statistiikoista etsitään kiihdytykseen vaikuttavia tekijöitä. Saatujen tuloksien perusteella koronan magneettikentän geometrialla on suuri merkitys saavutettavaan energiaan. Tehokkainta kiihdytys on geometrioissa, joissa shokki on lähes poikittainen. Erityisesti sironnan ei tarvitse olla voimakasta suurten energioiden saavuttamiseksi. Sen vaikutus näyttäisi olevan enneminkin jakaumafunktion isotropisointi, jolloin energiaspektristä tulee potenssilakimuotoinen.