The Europeanisation of occupational health services: A study of the impact of EU policies

This study concerns Framework Directive 89/391/EEC on health and safety at work, which encouraged improvements in occupational health services (OHS) for workers in EU member states. Framework Directive 89/391/EEC originally aimed at bringing the same level of occupational health and safety to employees in both the public and private sectors in EU member states. However, the implementation of the framework directive and OHS varies widely among EU member states. Occupational health services have generally been considered an important work-related welfare benefit in EU member states. The purpose of this study was to analyse OHS within the EU context and then analyse the impact of EU policies on OHS implementation as part of the welfare state benefit. The focus is on social, health, and industrial policies within welfare state regimes as well as EU policy-making processes affecting these policies in EU member states. The research tasks were divided into four groups related to the policy, functions, targets,and actors of OHS. The questions related to policy tried to discover the role of OHS in other policies, such as health, social, and labour market policies within the EU. The questions about functions sought to describe the changes, as well as the path dependence, of OHS in EU member states after the framework directive. The questions about targets were based on the general aims of WHO and the ILO in relation to equity, solidarity, universality, and access to OHS. The questions on actors were designed to understand the variety of stakeholders interested in OHS. The actors were supranational (EU, ILO, and WHO), national (ministries, institutes, and professional organisations), and social partners (trade unions and employers organisations). The study data were collected by interviewing 92 people in 15 EU member states, including representatives of ministries, institutions, research,trade unions, employers organisations, and occupational health organisations. Other documents were collected from the Internet,databases, libraries, and conference materials for a systematic review of the policies, strategies, organisation, financing, and monitoring of OHS in EU member states. Different analytical methods were used in the data analysis. The main findings of the study can be summarised as follows. First, occupational health services is a context-dependent phenomenon, which therefore varies according to the development of the welfare state in general, and depends on each country s culture, history, economy, and politics. The views of different stakeholders in EU member states concerning the impact and possibilities of OHS to improve health vary from evidence-based opinions to the sporadic impact of OHS on occupational health. OHS as a concept is vaguely defined by the EU, whereas the ILO defines OHS content. The tasks of OHS began as preventive and protective services for workers. However, they have moved towards multidisciplinary and organisational development as well as the workplace health promotion sphere.Since 1989 OHS has developed differently in different EU member states depending on the starting position of those states, but planning and implementation are crucial phases in the process toward better OHS coverage, equity, and access. Nevertheless, the data used for the planning and legitimisation of OHS activities are mainly based on occupational health data rather than on OHS data. This makes decisions on political or policy grounds inaccurate. OHS is still an evolving concept and benefit for workers, but the Europeanisation of OHS reflects contextual changes, such as the impact of the internal market, competition, and commercialisation on OHS. Stronger cooperation and integration with health, social, and employment services would be an asset for workers, because of new epidemics, an epidemiological shift towards new risks, an ageing labour market, and changes in the labour market. Different methods and approaches are needed in order to study the results of integrated services. In the future, more detailed information will be needed about the actual impact of EU policies on OHS and decision-making processes in order to get OHS into different policies in the EU and its member states. Further results and effects of OHS processes on occupational health need to be analysed more carefully. The adoption of a variety of research strategies and a multidisciplinary approach to understand the influence of different policies on OHS in the EU and its member states would highlight the options and opportunities to improve workers occupational health. Key subject headings: Occupational health services, EU policy, policymaking,framework directive 89/391/EEC

Stroke and coronary heart disease in relation to hyperglycemia gender and age

This study was carried out to compare the fasting plasma glucose (FPG) and 2-h plasma glucose (2-h PG) criteria for diabetes with regard to their relation to stroke mortality and the incidence of ischemic and hemorrhagic stroke. In addition, the age-and gender difference in the incidence of coronary heart disease (CHD) and stroke and their relation with known cardiovascular disease risk factors and diabetes mellitus was examined. The study was a sub-data analysis of the Diabetes Epidemiology: Collaborative analysis Of Diagnostic criteria in Europe (DECODE) study including 25 181 individuals, 11 844 (47%) men and 13 345 (53%) women aged 25 to 90 years, from 14 European cohorts. In individuals without a history of diabetes elevated 2-h post-challenge glucose was a better predictor of stroke mortality than elevated fasting glucose in men, whereas the latter was better than the former in women. Elevated FPG and 2-h PG levels were associated with an increased risk of ischemic stroke incidence. 2-h PG contributed to the risk more strongly than FPG. No relationship between hyperglycemia and the risk of hemorrhagic stroke was found. The risk of CHD and ischemic stroke incidence increased with age in both genders, but was higher in all age groups in men than in women. The gender difference was, however, more marked for CHD than for ischemic stroke. Age, smoking and diabetes contributed to the development of both CHD and ischemic stroke. Elevated cholesterol levels predicted CHD only, whereas elevated blood pressure was a risk predictor for the incidence of ischemic stroke. The CHD and ischemic stroke risk was higher in men than in women with and without diabetes, however, the gender difference diminished for CHD but enlarged for ischemic stroke in diabetic individuals. The known risk factors including diabetes contributed differently to the risk of CHD and ischemic stroke in women and in men. Hyperglycemia defined by FPG or 2-h PG increases the risk of ischemic stroke in individuals without diabetes. FPG better predicts stroke mortality in women and 2-h PG in men. The risk of acute CHD and ischemic stroke is higher in men than in women in all ages, but such gender difference is more marked for CHD than for ischemic stroke. CHD risk is higher in men than in women, but the difference is reduced in diabetic population. Diabetes, however, increases stroke risk more in men than in women in all ages.

Genetics of Cardiovascular Disease: A Candidate Gene Study of USF1

Cardiovascular diseases (CVD) are major contributors to morbidity and mortality worldwide. Several interacting environmental, biochemical, and genetic risk factors can increase disease susceptibility. While some of the genes involved in the etiology of CVD are known, many are yet to be discovered. During the last few decades, scientists have searched for these genes with genome-wide linkage and association methods, and with more targeted candidate gene studies. This thesis investigates variation within the upstream transcription factor 1 (USF1) gene locus in relation to CVD risk factors, atherosclerosis, and incidence and prevalence of CVD. This candidate gene was first identified in Finnish families ascertained for familial combined hyperlipidemia, a common dyslipidemia predisposing to coronary heart disease. The gene is a ubiquitously expressed transcription factor regulating expression of several genes from lipid and glucose metabolism, inflammation, and endothelial function. First, we examined association between USF1 variants and several CVD risk factors, such as lipid phenotypes, body composition measures, and metabolic syndrome, in two prospective population cohorts. Our data suggested that USF1 contributes to these CVD risk factors at the population level. Notably, the associations with quantitative measurements were mostly detected among study subjects with CVD or metabolic syndrome, suggesting complex interactions between USF1 effects and the pathophysiological state of an individual. Second, we investigated how variation at the USF1 locus contributes to atherosclerotic lesions of the coronary arteries and abdominal aorta. For this, we used two study samples of middle-aged men with detailed measurements of atherosclerosis obtained in autopsy. USF1 variation significantly associated with areas of several types of lesions, especially with calcification of the arteries. Next, we tested what effect the USF1 risk variants have on sudden cardiac death and incidence of CVD. The atherosclerosis-associated risk variant increased the risk of sudden cardiac death of the same study subjects. Furthermore, USF1 alleles associated with incidence of CVD in the Finnish population follow-up cohorts. These associations were especially prominent among women, suggesting a sex specific effect, which has also been detected in subsequent studies. Finally, as some of the low-yield DNA samples of the Finnish follow-up study cohort needed to be whole-genome amplified (WGA) prior to genotyping, we evaluated whether the produced WGA genotypes were of good quality. Although the samples giving genotype discrepancies could not be detected before genotyping with standard laboratory quality control methods, our results suggested that enhanced quality control at the time of the genotyping could identify such samples. In addition, combining two WGA reactions into one pooled DNA sample for genotyping markedly reduced the number of discrepancies and samples showing them. In conclusion, USF1 seems to have a role in the etiology of CVD. Additional studies are warranted to identify functional variants and to study interactions between USF1 and other genetic or environmental factors. This USF1 study, and other studies with low DNA yield of some samples, can benefit from whole genome amplification of the low-yield samples prior to genotyping. Careful quality control procedures are, however, needed in WGA genotyping.

Rintamamiesten muonitus Suomessa sotavuosina 1939-1945

This study analyzes the war-time rations the Finnish soldiers received on the front from 1939 until 1945. The main objective was to determine the contents of the rations and how they affected the soldiers' nutrition and morale. The information concerning food and feeding is mainly based on the official documents found in the Military Archives. Some additional material was from the historical literature, some from memoirs, or from the veterans who personally experienced the front. The documents in the Archives of Military Medicine provided information on the soldiers' deficiencies. During the Winter War, which took place from 30 November 1939 until 13 March 1940, ample food was available. The cold climate caused problems and the fresh food got frozen. However, no severe deficiency cases were reported and the morale was high. By contrast, during the Continuation War, which began in June, 1941 and ended in September, 1944, difficulties were experienced. At the time farming in the country faced serious problems due to the shortage of labour, fuel, etc. Furthermore, importing food was generally not possible. However, importing food mainly from Germany saved the Finns from hunger. In addition, the self activity of the soldiers on the front added somewhat to the food production. But the rations had to be reduced. Their energy values were consequently low, especially for the young men. Food was monotonous and occasionally caused complaints. The main sources of protein, vitamins and minerals were the whole cereal foods. Butter was fortified with vitamin A and vitamin C tablets were also distributed, to compensate for the scant food sources. Only approximately 300 serious deficiency cases required hospital care during the three years time, out of a total of 400 000 soldiers. Feeding the young soldiers during the war (1944 - 1945) in Lapland, which had been destroyed, was problematic but the increased rations also saved them from deficiencies. In spite of the severe difficulties experienced occasionally in feeding the soldiers during the wars, the system worked all the time. The soldiers were fed, the cases of nutritional deficiency and epidemics caused by food were kept very limited and the morale of soldiers remained high.

Ravinnon hiilihydraattien glykemiaindeksin vaikutus keskiglukoosipitoisuuteen ja glukoosikäyrän alaiseen pinta-alaan henkilöillä, joilla on heikentynyt glukoosinsieto

Johdanto Korkeat aterianjälkeiset veren glukoosipitoisuushuiput ovat haitallisia verisuonille jo ennen varsinaisten diabeteskriteerien täyttymistä. Valitsemalla alhaisen glykemiaindeksin (GI) hiilihydraatteja ruokavalioon, voidaan veren glukoosipitoisuutta alentaa diabeetikoilla. Tyypin 2 diabeteksen lisääntymisen takia on tarpeellista etsiä keinoja ehkäistä sairauden puhkeamista riskiryhmissä. Glukoosimonitorilla on mahdollista seurata aiempaa tarkemmin glykemiaindeksin vaikutusta veren glukoosipitoisuuteen. Tavoitteet Selvittää, miten korvaamalla ruokavalion tavanomaiset hiilihydraatit joko korkean tai alhaisen GI:n hiilihydraateilla voidaan vaikuttaa vuorokauden keskiglukoosipitoisuuteen. Lisäksi tavoitteena oli selvittää, voidaanko vain hiilihydraattien laatua muuttamalla, puuttumatta niiden määrään tai muuhun ruokavalioon, vaikuttaa glukoosiaineenvaihduntaan henkilöillä, joilla on heikentynyt glukoosin sieto. Tutkittavat ja menetelmät Tutkimus toteutettiin satunnaistettuna vaihtovuorokokeena, jossa tutkittavina oli 56 51-73-vuotiasta henkilöä, joista naisia oli 41 ja miehiä 15. Tutkittavilla oli heikentynyt glukoosinsieto tai ruokavaliohoitoinen tyypin 2 diabetes. Tutkittavat korvasivat ruokavalionsa päähiilihydraatit 7-10 vuorokauden ajaksi glykemiaindeksiltään joko alhaiseksi (GI = 38) tai korkeaksi (GI = 72) arvioiduilla tutkimushiilihydraateilla. Kolmen viimeisen vuorokauden ajaksi tutkittaville asennettiin glukoosimonitoriin kytketty ihonalainen sensori, joka mittasi kudosnesteen glukoosipitoisuutta ja tutkimusjaksojen lopuksi tutkittaville tehtiin oraalinen glukoosirasituskoe. Tulokset Alhaisen GI:n ruokavaliolla kahden vuorokauden glukoosikäyrien alainen pinta-ala oli pienempi kuin korkean GI:n ruokavaliolla (16487 vs. 17270 mmol/l*48h; p = 0,009, n = 47). Vastaavasti kahden vuorokauden keskiglukoosipitoisuudet olivat 5,7 mmol/l ja 6,0 mmol/l, p = 0,009, n = 47. Glykosyloitunut hemoglobiini oli alhaisen GI:n ruokavalion jälkeen pienempi (5,33% vs. 5,38 %, p = 0,017, n = 53). Tutkittavien paino pieneni kummallakin ruokavaliolla; alhaisen GI:n ruokavaliolla 1,02 kg ja korkean GI:n ruokavaliolla 0,31 kg (p alle 0,001, n = 56). Vaikutusta plasman paastoglukoosiin ja seerumin paastoinsuliiniin ei ollut. Johtopäätökset Korvaamalla ruokavalion päähiilihydraatit alhaisen GI:n hiilihydraateilla, voidaan pitkäaikaista glukoositasoa pienentää ja näin ollen mahdollisesti ehkäistä heikentyneen glukoosinsiedon kehittymistä tyypin 2 diabetekseksi. Koska paastoglukoosipitoisuus ja paastoinsuliinipitoisuus eivät muuttuneet, lienee erityisesti aterianjälkeisillä glukoosihuipuilla merkitystä elimistön pitkäaikaiselle glukoositasolle henkilöillä, joilla on heikentynyt glukoosinsieto.

Äidinmaito - terveysjuomaa ja normaalibakteereita

The chemical composition of breast milk has been studied in detail in the past decades. Hundreds of new antibacterial and antiviral components have been found. Several molecules have been found to promote the proper function of neonatal intestine. However, microbiological studies of breast milk have been, until recently, focused mainly on detecting harmful and pathogenic bacteria and viruses. Natural microbial diversity of human milk has not been widely studied before the work reported in this thesis. This is mainly because breast milk has traditionally been thought to be sterile - even if a certain amount of commensal bacteria have usually been detected in milk samples. The first part of this licentiate thesis contains a short literature review about the anatomy and physiology of breast feeding, human milk chemical and microbiological composition, mastitis, intestinal flora and bacteriocins. The second part reports on the experiments of the licentiate work, concentrating on the microbial diversity in the milk of healthy breast-feeding mothers, and the ability of these bacteria to produce antibacterial substances against pathogenic bacteria. The results indicate that human milk is a source of commensal bacteria for infant intestine. 509 random isolates from 40 breast milk samples were isolated and identified by 16S rRNA sequencing. Median bacterial count was about 600 colony forming units per milliliter. Over half of the isolates were staphylococci, and almost one third streptococci. The most common species were skin bacteria Staphylococcus epidermidis and oral bacteria Streptococcus salivarius and Streptococcus mitis. Lactic acid bacteria, identified as members of Lactobacillus-, Lactococcus- and Leuconostoc -genera, were found in five milk samples. Enterococci were found in three samples. A novel finding in this study is the capability of these commensal bacteria to inhibit the growth of pathogens. In 90 precent of the milk samples commensal bacteria inhibiting the growth of Staphylococcus aureus were found. In 40 precent of samples the colonies could block the growth completely. One fifth of the isolated Staph. epidermidis strains, half of Str. salivarius strains, and all lactic acid bacteria and enterococci could inhibit or block the growth of Staph. aureus. In further study also Listeria innocua- and Micrococcus luteus active isolates were found in 33 and 11 precent of milk samples (out of 140). Furthermore, two Lactococcus lactis isolates from the breast milk were shown to produce bacteriocin nisin, which is an antimicrobial molecule used as a food preservative. The importance of these human milk commensal bacteria in the development of newborn intestinal flora and immune system, as well as in preventing maternal breast infections, should be further explored.

Urban energy fluxes in Helsinki and their high frequency spectral corrections

Inadvertent climate modification has led to an increase in urban temperatures compared to the surrounding rural area. The main reason for the temperature rise is the altered energy portioning of input net radiation to heat storage and sensible and latent heat fluxes in addition to the anthropogenic heat flux. The heat storage flux and anthropogenic heat flux have not yet been determined for Helsinki and they are not directly measurable. To the contrary, turbulent fluxes of sensible and latent heat in addition to net radiation can be measured, and the anthropogenic heat flux together with the heat storage flux can be solved as a residual. As a result, all inaccuracies in the determination of the energy balance components propagate to the residual term and special attention must be paid to the accurate determination of the components. One cause of error in the turbulent fluxes is the fluctuation attenuation at high frequencies which can be accounted for by high frequency spectral corrections. The aim of this study is twofold: to assess the relevance of high frequency corrections to water vapor fluxes and to assess the temporal variation of the energy fluxes. Turbulent fluxes of sensible and latent heat have been measured at SMEAR III station, Helsinki, since December 2005 using the eddy covariance technique. In addition, net radiation measurements have been ongoing since July 2007. The used calculation methods in this study consist of widely accepted eddy covariance data post processing methods in addition to Fourier and wavelet analysis. The high frequency spectral correction using the traditional transfer function method is highly dependent on relative humidity and has an 11% effect on the latent heat flux. This method is based on an assumption of spectral similarity which is shown not to be valid. A new correction method using wavelet analysis is thus initialized and it seems to account for the high frequency variation deficit. Anyhow, the resulting wavelet correction remains minimal in contrast to the traditional transfer function correction. The energy fluxes exhibit a behavior characteristic for urban environments: the energy input is channeled to sensible heat as latent heat flux is restricted by water availability. The monthly mean residual of the energy balance ranges from 30 Wm-2 in summer to -35 Wm-2 in winter meaning a heat storage to the ground during summer. Furthermore, the anthropogenic heat flux is approximated to be 50 Wm-2 during winter when residential heating is important.

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.

Stretching single DNA-molecules with temperature-stabilized optical tweezers

This thesis consists of two parts; in the first part we performed a single-molecule force extension measurement with 10kb long DNA-molecules from phage-λ to validate the calibration and single-molecule capability of our optical tweezers instrument. Fitting the worm-like chain interpolation formula to the data revealed that ca. 71% of the DNA tethers featured a contour length within ±15% of the expected value (3.38 µm). Only 25% of the found DNA had a persistence length between 30 and 60 nm. The correct value should be within 40 to 60 nm. In the second part we designed and built a precise temperature controller to remove thermal fluctuations that cause drifting of the optical trap. The controller uses feed-forward and PID (proportional-integral-derivative) feedback to achieve 1.58 mK precision and 0.3 K absolute accuracy. During a 5 min test run it reduced drifting of the trap from 1.4 nm/min in open-loop to 0.6 nm/min in closed-loop.

Aurinkotuulen dynaamisen paineen muutosten vaikutus ionosfäärin dynamiikkaan

Monissa viimeaikaisissa tutkimuksissa on tutkittu aurinkotuulen dynaamisen paineen vaikutusta revontulialueen hiukkaspresipitaatioon. Tutkimukset ovat kuitenkin perustuneet muutamaan yksittäiseen tapaukseen ja laskevan dynaamisen paineen vaikutuksia ei juuri ole tarkasteltu. Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli selvittää suuremmasta statistiikasta aurinkotuulen dynaamisen paineen nousujen ja laskujen vaikutusta ionosfäärin dynamiikkaan. Paineen muutoksia etsittiin ACE:n mittausdatasta vuosilta 1998 2004 ja ionosfäärin vastetta näihin muutoksiin tutkittiin käyttäen IMAGE-magnetometriverkon tuottamaa magneettisen aktiivisuuden indeksiä (IE-indeksi). Tutkimuksen kohteeksi valittiin 286 painepulssia, joita edelsi ja seurasi tasaisen paineen jakso, sekä 171 vastaavaa paineen laskua (negatiivista painepulssia). Näiden paineen muutosten ionosfäärivastetta tutkittaessa käytettiin tilastollista superposed epoch -menetelmää. Tutkimuksen tulokseksi saatiin selvä positiivinen korrelaatio IE-indeksin ja aurinkotuulen dynaamisen paineen välillä. Korrelaatio on vähemmän selkeää paineen laskujen kuin nousujen yhteydessä. Tälle on useita mahdollisia selityksia: Tutkimusaineisto paineen laskuista oli suppeampi. Toisin kuin painepulsseihin, paineen laskuihin ei liittynyt aurinkotuulen nopeuden muutosta. Lisäksi IMF:n magnitudi kasvoi lähes kaikkien paineen laskujen aikana, joten magnitudin ja IE:n välinen positiivinen korrelaatio voisi peittää paineen laskun vaikutusta. Eteläisen IMF:n painepulssien aikana IE:n muutokset aiheutuivat enimmäkseen läntisen elektrojetin vahvistumisesta ja pohjoisen IMF:n aikana havaitut IE:n muutokset liittyivät enemmän itäiseen elektrojettiin. Aurinkotuulen dynaamisen paineen ja elektrojettien korrelaation selitykseksi tarjotaan ionosfääriin saapuvien kentänsuuntaisten virtojen välityksellä tapahtuvaa kytkentää aurinkotuuleen. IMF:n z-komponentin suunnalla oli odotetun merkittävä vaikutus IE:n yleiseen tasoon, mutta IE:n korrelaatio paineen muutosten kanssa oli samaa tasoa z-komponentin etumerkistä riippumatta. Myös IMF:n y-komponentti osoittautui merkittäväksi pohjoisen IMF:n aikana, sillä tällöin IE:n yleinen taso oli korkeampi ja paineen muutosten vaikutus paljon selkeämpi IMF:n y-komponentin ollessa positiivinen kuin negatiivinen.

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.

Mittauslaitteiston suunnittelu piidiodien vuotovirtamittauksiin matalissa lämpötiloissa

Tässä työssä on suunniteltu mittauslaitteisto ja toteutettu diodien vuotovirtamittaukset matalissa lämpötiloissa. Suunnittelun pääpaino oli tuottaa mittauslaitteisto, joka kestäisi mittausolosuhteitten matalan lämpötilan (80 K) ja toisaalta myös lämpötilavaihtelut huoneen lämpötilasta mataliin lämpötiloihin. Lisäksi mittauslaitteiston oli kestettävä myös tutkimusprojektin myöhemmissä vaiheissa mukaan tulevaa protonisäteilytystä, mikä asetti omat valintaperusteensa materiaaleille. Mittauslaitteiston kohinaa pyrittiin vaimentamaan kontaktipintojen kultapinnoitteilla ja kiinnittämällä huomiota virtajohtimien eristyksiin. Työssä mitattiin erilailla prosessoitujen piidiodien vuotovirtoja eri lämpötiloissa. Mitatut diodit olivat sekä etukäteen säteilytettyjä että säteilyttämättömiä ja työn yhtenä päämääränä oli verrata säteilytyksen vaikutuksia vuotovirran lämpötilakorrelaatioon. Diodien piimateriaaleja oli valmistettu magneettisella Czochralski-menetelmällä sekä Float Zone-menetelmällä, lisäksi osaa diodeista oli muokattu erilaisilla lämpökäsittelyillä parempien säteilynkesto-ominaisuuksien aikaansaamiseksi. Mittauksissa diodin lämpötila laskettiin jäähdytyslaitteistolla systeemin minimilämpötilaan ja diodin ominaiskäyrä mitattiin välillä 0-450 V. Lämpötilaa nostettiin asteittain ja ominaiskäyrät mitattiin määrätyissä lämpötiloissa, minkä jälkeen tuloksia verrattiin teoreettisiin arvioihin vuotovirran lämpötilakäyttäytymisestä. Tulosten perusteella voidaan todeta teoreettisten arvojen vastaavan kokeellisia, mittauslaitteiston erottelukyvyn kynnykselle asti (10-11A), mutta tämän jälkeen mahdollinen lämpötilan laskun aiheuttama virranlasku hukkuu mittalaitteiston kohinan sekaan. Säteilytettyjen diodien kohdalla lämpötilan laskeminen madalsi vuotovirtaa 6 dekadia huoneenlämmöstä 190 K lämpötilaan, kunnes mittauskynnys ylittyi. Säteilyttämättömillä diodeilla vuotovirta oli jo huoneenlämpötilassa erittäin pientä ja lämpötilan laskiessa minimiarvoonsa vuotovirta pieneni n. 2 dekadia, kunnes mittalaitteiston mittatarkkuus tuli vastaan.

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.

Suomessa esiintyvien lämpötilan ääriarvojen mallintaminen yksidimensioisilla ilmakehämalleilla

Tässä Pro Gradu -tutkielmassa oli tarkoitus määrittää ne lämpötilan ääriarvojen maksimi ja minimi arvot, jotka ovat vielä fysikaalisesti mahdollisia Suomen ilmastossa. Työssä käytettiin hyväksi kahta eri yksidimensioista ilmakehämallia, 1D-H634 sekä 1D-RCA3. Ensiksi mainittu pohjaa HIRLAM 6.3.4- malliin. Jälkimmäisessä mallissa HIRLAMin pintaprosessit on korvattu ruotsalaisen Rossby-keskuksen RCA3 -mallin fysiikalla. Tutkimukseen otettiin mukaan kaikki kolme luotausasemaa Suomesta (Jokioinen, Jyväskylä ja Sodankylä). Työ aloitettiin poimimalla Ilmatieteen laitoksen ilmastotietokannasta ne ajankohdat, joina kahden metrin lämpötila on ylittänyt kesällä +30°C ja alittanut talvella -35°C. Seuraavaksi etsittiin näitä ajanjaksoja vastaavat luotaustiedot. Luotauksia tutkimalla pyrittiin selvittämään mitkä tekijät vaikuttivat äärilämpötilojen esiintymiseen. Tämän jälkeen nämä luotaustiedot interpoloitiin vastaamaan mallin 40 vertikaalitasoa. Nämä tiedot syötettiin malleille yhdessä päivämäärän, kellonajan sekä koordinaattien kanssa ja tulokseksi saatiin vuorokauden kahden metrin lämpötilakäyrät. Koska yksidimensioiset mallit eivät ota huomioon lämmön advektiota, laskettiin Euroopan keskipitkien sääennusteiden keskuksen (ECMWF) ERA40-uusanalyysien pohjalta kyseisiä ajanhetkiä vastaavat lämmön advektiot. Lisäksi laskettiin keskimääräiset advektion vuorokausirytmit kesällä (kesä-heinä-elo) ja talvella (tammi-helmi). Suomesta saatujen luotaustietojen pohjalta tehtyjen ajojen kahden metrin lämpötilat eivät kesätilanteessa kyenneet ylittämään Turussa vuonna 1914 mitattua lämpötilaennätystä +35,9°C. Verrattaessa kuitenkin malliajojen tuloksia tehtyihin havaintoihin, voitiin kesätilanteissa todeta mallin antavan jopa 5°C lämpimämpiä arvoja kuin kyseisissä tilanteissa on mitattu. Lopuksi päätettiin tehdä malliajo, jossa luotaus otettiin Tallinnan lentoasemalta elokuulta 1992. Tämän luotaustiedon pohjalta tehdyn ajon tulos (+36,4°C) ylitti Suomessa havaitun lämpötilaennätyksen. Talvitilanteissa 1D-H634-malli ei puolestaan kyennyt saavuttamaan Suomen pakkasennätystä (-51,5°C), joka mitattiin Kittilässä vuonna 1999. Mallitetut pakkaslukemat olivat kuitenkin suurimmassa osassa ajoja kireämpiä kuin mitä kyseisten tilanteiden havainnot kertovat. Käytettäessä 1D-RCA3-mallia päästiin pakkasissa -53,8°C:seen ja pakkaslukemat olivat muutenkin paljon alhaisempia verrattuna 1D-H634- mallin tuloksiin.