Factors controlling the surface energy budget over snow and ice

Polar Regions are an energy sink of the Earth system, as the Sun rays do not reach the Poles for half of the year, and hit them only at very low angles for the other half of the year. In summer, solar radiation is the dominant energy source for the Polar areas, therefore even small changes in the surface albedo strongly affect the surface energy balance and, thus, the speed and amount of snow and ice melting. In winter, the main heat sources for the atmosphere are the cyclones approaching from lower latitudes, and the atmosphere-surface heat transfer takes place through turbulent mixing and longwave radiation, the latter dominated by clouds. The aim of this thesis is to improve the knowledge about the surface and atmospheric processes that control the surface energy budget over snow and ice, with particular focus on albedo during the spring and summer seasons, on horizontal advection of heat, cloud longwave forcing, and turbulent mixing during the winter season. The critical importance of a correct albedo representation in models is illustrated through the analysis of the causes for the errors in the surface and near-surface air temperature produced in a short-range numerical weather forecast by the HIRLAM model. Then, the daily and seasonal variability of snow and ice albedo have been examined by analysing field measurements of albedo, carried out in different environments. On the basis of the data analysis, simple albedo parameterizations have been derived, which can be implemented into thermodynamic sea ice models, as well as numerical weather prediction and climate models. Field measurements of radiation and turbulent fluxes over the Bay of Bothnia (Baltic Sea) also allowed examining the impact of a large albedo change during the melting season on surface energy and ice mass budgets. When high contrasts in surface albedo are present, as in the case of snow covered areas next to open water, the effect of the surface albedo heterogeneity on the downwelling solar irradiance under overcast condition is very significant, although it is usually not accounted for in single column radiative transfer calculations. To account for this effect, an effective albedo parameterization based on three-dimensional Monte Carlo radiative transfer calculations has been developed. To test a potentially relevant application of the effective albedo parameterization, its performance in the ground-based retrieval of cloud optical depth was illustrated. Finally, the factors causing the large variations of the surface and near-surface temperatures over the Central Arctic during winter were examined. The relative importance of cloud radiative forcing, turbulent mixing, and lateral heat advection on the Arctic surface temperature were quantified through the analysis of direct observations from Russian drifting ice stations, with the lateral heat advection calculated from reanalysis products.

Agoralla : avauksia ympäristöasiantuntijoiden vuorovaikutusprosesseista

Ympäristöasiantuntijoiden vuorovaikutusta on tutkittu agoralla (antiikin tori). Se on julkinen tila, jossa markkinat, politiikka, tiede ja yhteiskunta kohtaavat. Tutkimus kuuluu yhteiskuntatieteellisen ympäristötutkimuksen alaan, mutta siinä hyödynnetään myös tulevaisuudentutkimusta. Työn motivaationa on ollut tekijän monitieteinen koulutustausta: yhteiskuntatieteilijä ja luonnontieteilijä. Miten ja miksi vuorovaikutus eri asiantuntijoiden välillä on haasteellista ja merkityksellistä esimerkiksi metsän biodiversiteetin vähenemisen ehkäisemiseksi. Keskeisiä käsitteitä ovat asiantuntijuus, vuorovaikutus, tiedon luotettavuusja kontekstisidonnaisuus, Väitöskirja koostuu neljästä eri asiantuntijuustarinasta. Ensimmäinen (luku 2) perustuu haastatteluihin suomalaisten ja saksalaisten bio- ja yhteiskuntatietelijöiden käsityksistä luonnosta ja ympäristöstä. Tutkimusongelmana on luonnontieteilijöiden ja yhteiskuntatieteilijöiden Suomessa ja Saksassa ”kulttuurierot” luonnon ja ympäristön käsitteellistämisessä. Johtopäätöksenä on, että aistittu luonto, ympäröivä ympäristö sekä ihmisen muokkaama elinympäristö eivät tunne selkeitä tiede- eikä maanrajoja. Tämä luku toimii ponnahduslautana konstruktioiden taakse vuorovaikutuksen haasteisiin. Kirjan toinen tarina (luku 3) perustuu haastatteluihin suomalaisten metsän biodiversiteettiasiantuntijoiden vuorovaikutuksesta. Tutkimusongelman lähtökohtana on metsän biodiversiteetin väheneminen ja tästä seuraavat polittisetkin vuorovaikutustilanteet. Miten konteksti vaikuttaa eri asiantuntijoiden vuorovaikutukseen ja mitä tästä seuraa? Analyysin päätulos on implisiittisen, vahvasti kontekstisidonnaisen asiantuntijatiedon hyödyntämisen tarve ja voimavara metsän biodiversiteetin vähenemisen ennaltaehkäisemiksi. Kolmas tarina asiantuntijuudesta (luku 4) perustuu Etelä-Suomen metsien suojelutoimikunnassa (Metso) tehtyihin havainnointeihin. Tutkija on näin ollut itse eräänlaisella torilla havainnoijana. Tutkimusongelmana on ”ohipuhuminen”, tiedon luotettavuus ja implisiittien tiedon hyväksyttävyys. Johtopäätöksenä on asiantuntijuuden vahva kontekstisidonnaisuus hetkeen ja paikkaan ja yhteisen kielen (vrt. transdisiplinaarisuus) löytyminen yhteisen tavoitteen saavuttamiseksi. Merkittäviä välineitä vuorovaikutuksen onnistumiseen ovat esimerkiksi yhteinen vahva tavoitetila, interkatio, joka koskee läsnä olevia ihmisiä ei instituutioita sekä fasilitaattorin vahva rooli tulkkina ja välittäjänä. Neljäs tarina (luku 5) vie agoran konkretiaan. Tässä luvussa on kehitetty eläytymiskävely- menetelmää, jossa fasilitaattori (tutkija) johdattaa Espoon keskuksessa hallinnon, politiikan, asukkaiden ja konsultin edustajat aistimaan ja tulkitsemaan alueen sosiaalista tilaa, toiminnallisuutta ja elämyksellisyyttä. Ongelmana on aistimaailman asiantuntemuksen hyödyntämättömyys yhdyskuntasuunnittelun välineenä mm. asiantuntijoiden vuorovaikutuksen välineenä. Menetelmäkehitys on aluillaan, mutta jo tässä tapauksessa käy ilmi, että jaettu tila, jaetut aistikokemukset konkreettisella kävelyllä avaavaat vuorovaikutuksen uusiin ulottuvuuksiin, jossa implisiittiselle asiantuntemukselle annetaan sijansa vuorovaikutuksessa ja tätä kautta voidaan vaikuttaa myös tehtäviin päätöksiin, toimenpiteisiin. Johtopäätöksissä (luku 6) korostuu implisiittisen asiantuntijuuden merkitys. Onnistunut vuorovaikutteinen toiminta eri asiantuntijoiden kesken esimerkiksi erilaisia ympäristöongelmia –ja ilmiöitä ratkottaessa ja pohdittaessa vaatii vuorovaikutusosaamista. Tutkimuksen lopuksi suositellaan esimerkiksi ennakkoluulottomia avauksia agoralla. Asiantuntijuus ei ole yksi ja vain asiaatuntevuus on mahdollista. Agora on jatkuvassa liikkeessä ja juuri siinä piilee voimavara tulevaisuuden haasteisiin erilaisilla rajapinnoilla. Avainsanat: asiantuntijuus, vuorovaikutus, tieto, konteksti, agora

Climatic potential of delta O-18 of Abies spectabilis from the Nepal Himalaya

A 50-year tree-ring delta O-18 chronology of Abies spectabilis growing close to the tree line (3850 m asl) in the Nepal Himalaya is established to explore its dendroclimatic potential. Response function analysis with ambient climatic records revealed that tree-ring delta O-18 is primarily governed by rainfall during the monsoon season (June September), and the regression model accounts for 35% of the variance in rainfall. Extreme dry years identified in instrumental weather data are detected in the delta O-18 chronology. Further, tree-ring delta O-18 is much more sensitive to rainfall fluctuations than other tree-ring parameters such as width and density typically used in dendroclimatology. Correlation analyses with Nino 3.4 SST reveal time-dependent behavior of ENSO-monsoon relationships. (C) 2009 Elsevier GmbH. All rights reserved.

Hormones andCuscuta development: In vitro induction of haustoria by cytokinin and its inhibition by other hormones

Cytokinins induced haustoria formation in excised 10-mm segments ofCuscuta vine, the subapical 25-to-50-mm region being most responsive, producing a mean of 4–6 haustoria per segment. The order of effectiveness of cytokinins continuously applied (72 h) was 6-benzylaminopurine (BA) ges isopentenyladenine (iP) Gt zeatin (Z). Ribosides of BA and Z were as effective as the bases, whereas riboside of iP ([9R]iP) was half as effective as iP. Haustoria induction was influenced by weather and seasonal conditions at the time of vine collection; materials obtained on warm, sunny days responded better than those obtained on rainy, cloudy, or cool days. Haustoria were induced equally well all around the segment, and no thigmostimulus was needed for induction. p ]A 10-min pulse of 100 mgrM BA induced half as many haustoria as a 60-min pulse or continuous application of BA. White light inhibited haustoria induction elicited by a short (30-min) pulse of BA, whereas a longer (120-min) BA application overcame this light inhibition. Auxins (IAA or NAA, 1–10 mgrM), gibberellin (GA3, 1–10 mgrM), ethylene (as ethrel, 10–100 mgrM), and abscisic acid (ABA, 100 mgrM) were individually inhibitory (60–80%) with respect to haustoria induction when given continuously with 50 mgrM BA. A 60-min pulse of auxins (10 mgrM), GA3 (100 mgrM), or ethrel (10 mgrM), given at various time intervals during or after a 60-min pulse of 100 mgrM BA, showed that inhibition was maximal (70–95%) between 4 and 16 h of BA application and negligible (GA3) or much reduced (auxin, ethrel) at 20 h, indicating a ldquocommitmentrdquo to haustoria formation by this time.

Interannual Variations of Sea Surface Temperature over the Arabian Sea and the Indian Monsoon: A New Perspective

The interannual variation of surface fields over the Arabian Sea and Bay of Bengal are studied using data between 1900 and 1979. It is emphasized that the monthly mean sea surface temperature (SST) over the north Indian Ocean and monsoon rainfall are significantly affected by synoptic systems and other intraseasonal variations. To highlight the interannual signals it is important to remove the large-amplitude high-frequency noise and very low frequency long-term trends, if any. By suitable spatial and temporal averaging of the SST and the rainfall data and by removing the long-term trend from the SST data, we have been able to show that there exists a homogeneous region in the southeastern Arabian Sea over which the March�April (MA) SST anomalies are significantly correlated with the seasonal (June�September) rainfall over India. A potential of this premonsoon signal for predicting the seasonal rainfall over India is indicated. It is shown that the correlation between the SST and the seasonal monsoon rainfall goes through a change of sign from significantly positive with premonsoon SST to very small values with SST during the monsoon season and to significantly negative with SST during the post-monsoon months. For the first time, we have demonstrated that heavy or deficient rainfall years are associated with large-scale coherent changes in the SST (although perhaps of small amplitude) over the north Indian 0cean. We also indicate possible reasons for the apparent lack of persistence of the premonsoon SST anomalies.

Suokasvillisuuden vaste muuttuvaan ilmastoon: kokeellinen tutkimus kuivumisen vaikutuksesta

Soilla on merkittävä rooli ilmastonmuutoksen hillitsemisessä suuren hiilivarastonsa sekä ekosysteemin ja ilmakehän välisen kaasunvaihdon ansiosta. Ilmastonmuutoksen ennustetaan vaikuttavan suokasvillisuuteen ja suon toimintaan epäsuorasti. Vedenpinnan ennustetaan laskevan 14–21 cm johtuen kasveista ja avoimilta pinnoilta tapahtuvan haihdunnan lisääntymisestä lämpötilan noustessa, mikäli sadanta ei lisäänny. Aiemmat vedenpinnan laskun jälkeistä kasvillisuutta seuranneet tutkimukset ovat osoittaneet, että putkilokasvit hyötyvät alhaisemmasta vedenpinnan tasosta ja että kuljuun sopeutuneet rahkasammalet kärsivät kuivuneista oloista. Kasvillisuuden runsaussuhteiden muuttumisen lisäksi kasviyhteisöjen monimuotoisuus vähenee. Erityisen herkkiä vedenpinnan laskulle ovat olleet välipinta- ja kuljurahkasammalet ja sarat. Funktionaalisten kasviryhmien vasteiden selvittämiksesi käytettiin BACI (before-after-control-impact) –tutkimusotetta. Tutkimuksessa oli kolme verrokkialaa ja kolme käsittelyalaa, joissa vedenpintaa oli laskettu 14–21 senttimetriin. Lisäksi vertailukohdaksi tutkimuksessa oli mukana kolme alaa, joissa oli tehty metsäojitus n. 50 vuotta sitten. Nämä toistot sijaitsivat meso-, oligo ombrotrofisilla suotyypeillä Oriveden Lakkasuolla. Kasvillisuus kartoitettiin ja vedenpinnat mitattiin aloilta ennen käsittelyä vuonna 2000 sekä vuosina 2001–2003 ja 2009. Aineisto analysoitiin TWINSPAN- (PC-Ord), PRC ja DCA (CANOCO)-monimuuttujamenetelmillä. Tulokset osoittivat, että verrokki- ja käsittelyalat olivat samanlaisia lähtökohdiltaan, joten niitä voitiin käsittelyn jälkeen verrata toisiinsa. Kasvillisuuden rakenne vaihteli vuosien välillä myös verrokkialoilla, mikä osoittaa kasvien sopeutumiskyvyn muuttuviin sääoloihin (lämpötila, sademäärä). Vuosi 2003 erottui tutkimuksessa alhaisella vedenpinnantasolla, mutta toisaalta myös ainavihantien varpujen suuren peittävyyden osalta. Vuoteen 2009 mennessä kasvillisuuden erityisesti sarojen peittävyys väheni. Ravinteikkaimmilla toistoilla kasvillisuuden vasteet vaikuttivat olevan vahvemmat kuin vähäravinteisilla toistoilla. Kasviryhmistä kulju- ja välipintasammalilla oli vahvimmat vasteetvedenpinnan laskuun ja mätäslajeilla heikoimmat. Tulosten mukaan kasviryhmien vasteet vaihtelevat riippuen tarkasteltavasta aikajaksosta: ensimmäiset kolme vuotta käsittelyn jälkeen suo oli häiriötilassa ja vasta sen jälkeen kasvillisuus sopeutui muuttuneisiin oloihin.

Mehiläisten (Apis mellifera) kukkavierailut mansikalla (Fragaria x ananassa) ja vadelmalla (Rubus idaeus) sekä kukkavierailuihin vaikuttavat tekijät

Hyönteispölytys lisää monien ristipölytteisten viljelykasvien siemensatoa sekä parantaa sadon laatua. Marjakasveilla, kuten mansikalla ja vadelmalla marjojen koko suurenee sekä niiden laatu paranee onnistuneen pölytyksen seurauksena. Aiempien havaintojen mukaan mansikan kukat eivät pääsääntöisesti houkuttele mehiläisiä, kun taas vadelma on yksi mehiläisten pääsatokasveista. Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää, miten tehokkaasti mehiläiset vierailevat mansikalla sekä vadelmalla, keskittyen kukkakohtaisiin käynteihin tuntia kohti. Mehiläisiä voidaan käyttää Gliocladium catenulatum-vektoreina torjuttaessa mansikan ja vadelman harmaahometta (Botrytis cinerea). Kukkavierailujen perusteella arvioidaan, onko vektorilevitys riittävän tehokas torjumaan harmaahometta ja miten hyvin mehiläisiä voidaan käyttää pölytyspalveluihin, etenkin mansikalla. Havainnot kerättiin kuudelta eri tilalta Sisä-Savosta kesällä 2007. Kukkavierailuja laskettiin mansikan ja vadelman kukinnan aikana erilaisissa sääolosuhteissa, eri kellonaikoina ja eri etäisyyksillä mehiläispesistä. Kukat valittiin satunnaisesti, ja valintaperusteena oli kukan avonaisuus. Tarkkailuaika riippui mehiläisten lentoaktiivisuudesta. Mansikan koko havaintojakson keskiarvoksi tuli 1,75 käyntiä kukkaa kohti tunnissa. Vadelmalla vastaava luku oli 4,27, joten keskiarvojen perusteella vadelma oli houkuttelevampi kuin mansikka. Kasvukauden vaiheella ei ollut eroja vierailuihin kummallakaan kasvilla, mutta vuorokaudenajan suhteen vierailuja oli enemmän aamupäivällä kuin iltapäivällä. Lämpötila korreloi positiivisesti vierailutiheyden kanssa kummallakin kasvilla. Sääolosuhteet rajoittivat havaintojen keräämistä ja kesä oli erittäin sateinen. Mehiläiset vierailivat kukissa riittävästi haastavissakin sääolosuhteissa niin, että harmaahometorjunta onnistui. Vektorilevitystä suunnitellessa, etenkin mansikalla, tulee ottaa huomioon pesien sijoittelu sekä riittävä lukumäärä. Pesien ravinnontarpeen tulee olla suuri, jotta mehiläiset keräisivät ravintoa kukista mahdollisimman tehokkaasti. Pesiin voidaan lisätä tarvittaessa avosikiöitä tai poistaa siitepölyvarastoja ravinnonkeruuaktiivisuuden lisäämiseksi. Lisätutkimusta tarvitaan pesien sijoittelun, kilpailevien kasvien sekä mansikkalajikkeiden houkuttelevuuden vaikutuksesta vierailutiheyteen. Suomalaisten mansikkalajikkeiden meden sekä siitepölyneritystä olisi myös hyvä selvittää.

Charred seeds in Mikkeli Orijärvi : A study of subsistence strategies of an Iron Age settlement in East Finland

In this study the over 350 macrofossil samples, containing over 2300 charred plant remains from an Iron Age settlement containing fossil fields in Mikkeli Orijärvi Kihlinpelto, were studied archaeobotanically. The aim was to get more information about subsistence strategies, especially agriculture and study differences in the plant combinations in the different structures and use the archaeobotanical theory to interpret these structures. The methodological question was to study the taphonomy of the charred plant material. The results gave a diverse impression of the agriculture and subsistence strategies of the settlement in Orijärvi, where barley was the most important cereal with rye, wheat and oat cultivated as minor crops. The arable weed assemblage indicates that the fields were situated in different kinds of soils and the crops were cultivated when different kind of weather conditions were prevailing. Ergot was found with the cereals, and it was growing on some of the arable crops and it also indicates wet climate. Hemp and flax were cultivated and wild plants were collected. The meadow and wetland plants found in the material derive most probably from animal fodder. Tubers of bulbous oat-grass were interesting, because they are usually found in graves. Comparison with other Iron Age settlements and graves indicates that the plant material found from the ancient field layers derives most probably from dwellings and graves, which were taken into cultivation.

Ilmastonmuutoksen ääri-ilmiöihin liittyvän riskienhallinnan kustannus–hyötyanalyysi osana julkista päätöksentekoa. IRTORISKI-hankkeen loppuraportti.

IRTORISKI-hankkeessa tutkittiin, miten kustannus–hyötyanalyysin käyttöä ilmastonmuutoksen sopeutumissuunnittelussa voitaisiin helpottaa niin, että sitä pystyttäisiin hyödyntämään kustannustehokkaasti sekä ilmastonmuutokseen liittyvien vaarojen priorisoinnissa että ennaltaehkäisevien toimenpiteiden vertailussa. Tutkimuksessa käytettiin esimerkkitapauksina jokitulvaa ja rankkasateiden aiheuttamaa tulvaa kaupunkiolosuhteissa. Tapahtumapuuanalyysia laajennettiin siten, että siitä käyvät ilmi sekä suorat vahingot että lopulliset makrotaloudelliset vaikutukset. Arviot suorista taloudellisista vahingoista perustuivat aikaisempiin tutkimuksiin, kun taas makrotaloudellisia vaikutuksia simuloitiin yleisen tasapainon mallin avulla. Tapaustutkimusten valinnasta, tapahtumapuun käytöstä, sen laajennusosasta sekä lasketuista makrotaloudellisista vaikutuksista keskusteltiin sidosryhmien edustajien kanssa kolmessa asiantuntijaistunnossa.

The Skill of ECMWF Medium-Range Forecasts during the Year of Tropical Convection 2008

This study uses the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) model-generated high-resolution 10-day-long predictions for the Year of Tropical Convection (YOTC) 2008. Precipitation forecast skills of the model over the tropics are evaluated against the Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) estimates. It has been shown that the model was able to capture the monthly to seasonal mean features of tropical convection reasonably. Northward propagation of convective bands over the Bay of Bengal was also forecasted realistically up to 5 days in advance, including the onset phase of the monsoon during the first half of June 2008. However, large errors exist in the daily datasets especially for longer lead times over smaller domains. For shorter lead times (less than 4-5 days), forecast errors are much smaller over the oceans than over land. Moreover, the rate of increase of errors with lead time is rapid over the oceans and is confined to the regions where observed precipitation shows large day-to-day variability. It has been shown that this rapid growth of errors over the oceans is related to the spatial pattern of near-surface air temperature. This is probably due to the one-way air-sea interaction in the atmosphere-only model used for forecasting. While the prescribed surface temperature over the oceans remain realistic at shorter lead times, the pattern and hence the gradient of the surface temperature is not altered with change in atmospheric parameters at longer lead times. It has also been shown that the ECMWF model had considerable difficulties in forecasting very low and very heavy intensity of precipitation over South Asia. The model has too few grids with ``zero'' precipitation and heavy (>40 mm day(-1)) precipitation. On the other hand, drizzle-like precipitation is too frequent in the model compared to that in the TRMM datasets. Further analysis shows that a major source of error in the ECMWF precipitation forecasts is the diurnal cycle over the South Asian monsoon region. The peak intensity of precipitation in the model forecasts over land (ocean) appear about 6 (9) h earlier than that in the observations. Moreover, the amplitude of the diurnal cycle is much higher in the model forecasts compared to that in the TRMM estimates. It has been seen that the phase error of the diurnal cycle increases with forecast lead time. The error in monthly mean 3-hourly precipitation forecasts is about 2-4 times of the error in the daily mean datasets. Thus, effort should be given to improve the phase and amplitude forecast of the diurnal cycle of precipitation from the model.

Categorical Meteorological Products: Evaluation and Analysis

In meteorology, observations and forecasts of a wide range of phenomena for example, snow, clouds, hail, fog, and tornados can be categorical, that is, they can only have discrete values (e.g., "snow" and "no snow"). Concentrating on satellite-based snow and cloud analyses, this thesis explores methods that have been developed for evaluation of categorical products and analyses. Different algorithms for satellite products generate different results; sometimes the differences are subtle, sometimes all too visible. In addition to differences between algorithms, the satellite products are influenced by physical processes and conditions, such as diurnal and seasonal variation in solar radiation, topography, and land use. The analysis of satellite-based snow cover analyses from NOAA, NASA, and EUMETSAT, and snow analyses for numerical weather prediction models from FMI and ECMWF was complicated by the fact that we did not have the true knowledge of snow extent, and we were forced simply to measure the agreement between different products. The Sammon mapping, a multidimensional scaling method, was then used to visualize the differences between different products. The trustworthiness of the results for cloud analyses [EUMETSAT Meteorological Products Extraction Facility cloud mask (MPEF), together with the Nowcasting Satellite Application Facility (SAFNWC) cloud masks provided by Météo-France (SAFNWC/MSG) and the Swedish Meteorological and Hydrological Institute (SAFNWC/PPS)] compared with ceilometers of the Helsinki Testbed was estimated by constructing confidence intervals (CIs). Bootstrapping, a statistical resampling method, was used to construct CIs, especially in the presence of spatial and temporal correlation. The reference data for validation are constantly in short supply. In general, the needs of a particular project drive the requirements for evaluation, for example, for the accuracy and the timeliness of the particular data and methods. In this vein, we discuss tentatively how data provided by general public, e.g., photos shared on the Internet photo-sharing service Flickr, can be used as a new source for validation. Results show that they are of reasonable quality and their use for case studies can be warmly recommended. Last, the use of cluster analysis on meteorological in-situ measurements was explored. The Autoclass algorithm was used to construct compact representations of synoptic conditions of fog at Finnish airports.

Thunderstorm climatology and lightning location applications in northern Europe

Thunderstorm is a dangerous electrical phenomena in the atmosphere. Thundercloud is formed when thermal energy is transported rapidly upwards in convective updraughts. Electrification occurs in the collisions of cloud particles in the strong updraught. When the amount of charge in the cloud is large enough, electrical breakdown, better known as a flash, occurs. Lightning location is nowadays an essential tool for the detection of severe weather. Located flashes indicate in real time the movement of hazardous areas and the intensity of lightning activity. Also, an estimate for the flash peak current can be determined. The observations can be used in damage surveys. The most simple way to represent lightning data is to plot the locations on a map, but the data can be processed in more complex end-products and exploited in data fusion. Lightning data serves as an important tool also in the research of lightning-related phenomena, such as Transient Luminous Events. Most of the global thunderstorms occur in areas with plenty of heat, moisture and tropospheric instability, for example in the tropical land areas. In higher latitudes like in Finland, the thunderstorm season is practically restricted to the summer season. Particular feature of the high-latitude climatology is the large annual variation, which regards also thunderstorms. Knowing the performance of any measuring device is important because it affects the accuracy of the end-products. In lightning location systems, the detection efficiency means the ratio between located and actually occurred flashes. Because in practice it is impossible to know the true number of actually occurred flashes, the detection efficiency has to be esimated with theoretical methods.

Atmospheric boundary-layer across Hadley and Ferrel cells over the Indian Ocean

A Southern Ocean Pilot cruise covering the latitudes from 10 degrees N to 56 degrees S in the open Indian Ocean was carried out during January February 2004. Surface and upper air data collected during this cruise are reported here. It is shown that the broad features of the atmosphere, in particular that of temperature, follow the tropical and mid-latitude weather expected during January February in this region. However, the atmospheric boundary-layer shows large variations, both in its height and structure between tropics and high latitudes. Strong influence of the surface heat flux on boundary layer structure is clearly seen. Humidity field reveals several local maxima and minima, suggesting a laminated atmosphere with air from different sources moving almost unmixed in adjacent layers.

Lumettoman maan routaolojen mallintaminen ja ennustettavuus muuttuvassa ilmastossa

Raportissa on arvioitu ilmastonmuutoksen vaikutusta Suomen maaperän talviaikaiseen jäätymiseen lämpösummien perusteella. Laskelmat kuvaavat roudan paksuutta nimenomaisesti lumettomilla alueilla, esimerkiksi teillä, joilta satanut lumi aurataan pois. Luonnossa lämpöä eristävän lumipeitteen alla routaa on ohuemmin kuin tällaisilla lumettomilla alueilla. Toisaalta luonnollisessa ympäristössä paikalliset erot korostuvat johtuen mm. maalajeista ja kasvillisuudesta. Roudan paksuudet laskettiin ensin perusjakson 1971–2000 ilmasto-oloissa talviaikaisten säähavaintotietoihin pohjautuvien lämpötilojen perusteella. Sen jälkeen laskelmat toistettiin kolmelle tulevalle ajanjaksolle (2010–2039, 2040–2069 ja 2070–2099) kohottamalla lämpötiloja ilmastonmuutosmallien ennustamalla tavalla. Laskelman pohjana käytettiin 19 ilmastomallin A1B-skenaarioajojen keskimäärin simuloimaa lämpötilan muutosta. Tulosten herkkyyden arvioimiseksi joitakin laskelmia tehtiin myös tätä selvästi heikompaa ja voimakkaampaa lämpenemisarviota käyttäen. A1B-skenaarion mukaisen lämpötilan nousun toteutuessa nykyisiä mallituloksia vastaavasti routakerros ohenee sadan vuoden aikana Pohjois-Suomessa 30–40 %, suuressa osassa maan keski- ja eteläosissa 50–70 %. Jo lähivuosikymmeninä roudan ennustetaan ohentuvan 10–30 %, saaristossa enemmän. Mikäli lämpeneminen toteutuisi voimakkaimman tarkastellun vaihtoehdon mukaisesti, roudan syvyys pienenisi tätäkin enemmän. Roudan paksuuden vuosienvälistä vaihtelua ja sen muuttumista tulevaisuudessa pyrittiin myös arvioimaan. Leutoina talvina routa ohenee enemmän kuin normaaleina tai ankarina pakkastalvina. Päivittäistä sään vaihtelua simuloineen säägeneraattorin tuottamassa aineistoissa esiintyi kuitenkin liian vähän hyvin alhaisia ja hyvin korkeita lämpötiloja. Siksi näitten lämpötilatietojen pohjalta laskettu roudan paksuuskin ilmeisesti vaihtelee liian vähän vuodesta toiseen. Kelirikkotilanteita voi esiintyä myös kesken routakauden, jos useamman päivän suojasää ja samanaikainen runsas vesisade pääsevät sulattamaan maata. Tällaiset routakauden aikana sattuvat säätilat näyttävätkin yleistyvän lähivuosikymmeninä. Vuosisadan loppua kohti ne sen sijaan maan eteläosissa jälleen vähenevät, koska routakausi lyhenee oleellisesti. Tulevia vuosikymmeniä koskevien ilmastonmuutosennusteiden ohella routaa ja kelirikon esiintymistä on periaatteessa mahdollista ennustaa myös lähiaikojen sääennusteita hyödyntäen. Pitkät, viikkojen tai kuukausien mittaiset sääennusteet eivät tosin ole ainakaan vielä erityisen luotettavia, mutta myös lyhyemmistä ennusteista voisi olla hyötyä mm. tienpitoa suunniteltaessa.

Timotein (Phleum pratense ssp. pratense L.) alkuperän vaikutus kylmänkestävyyteen, vernalisaatiovaatimukseen sekä kasvuun ja kehitykseen

Nurmiheinien merkitys maailmanlaajuisesti on merkittävä, sillä noin 69 % maapallon peltopinta-alasta on pysyvää laidunmaata tai niittyä. Suomessa nurmien osuus on noin 29 %, ja tuotanto perustuu pääosin intensiiviseen säilörehuntuotantoon. Yleisin nurmiheinälaji Suomessa on timotei (Phleum pratense ssp. pratense L.). Timotei on talvenkestävä ja soveltuu siksi pohjoisiin kasvuoloihin. Timoteilajikkeita jalostettaessa pohjoista alkuperää olevia vanhempaislinjoja käytetään hyvän talvenkestävyyden varmistamiseksi, eteläisiä tavoiteltaessa nopeaa kasvurytmiä. Ilmaston muutoksen ennustetaan lisäävän erilaisia äärioloja kuten myrskyjä ja sateita. Vuorokauden keskilämpötila nousee ja kasvukausi pidentyy. Lisäksi talvet muuttuvat sateisemmiksi. Muutokset näkyvät erityisesti pohjoisissa kasvuympäristöissä. Tutkimuksessa haluttiinkin selvittää eri alkuperää edustavien timoteilajikkeiden ja linjojen kylmänkestävyyttä, kasvu-, ja kehitysnopeutta sekä vernalisaation vaikutusta. Lisäksi tutkittiin syysviljojen vernalisaatiovasteen mittaamiseen käytettyjen menetelmien soveltuvuutta nurmille. Tutkimukseen kuului kaksivuotinen peltokoe sekä kasvatuskaappikoe. Vernalisaatio nopeutti timotein kasvua ja kehitystä. Tutkimuksen perusteella eteläistä alkuperää olevilla lajikkeilla kasvu- ja kukintavalmius oli olemassa ilman vernalisaatiota. Pohjoisilla lajikkeilla oli suurempi vernalisaatiovaste ja niiden kukkiminen ja kasvu nopeutui vernalisaation myötä. Vernalisaatiolla oli vaikutusta myös kasvuston rakenteeseen. Generatiivisten versojen määrä lisääntyi vernalisaation myötä, kun taas vegetatiivisten versojen määrä väheni. Kylmänkestävyys oli tutkimuksen perusteella riippuvainen syksyn karaistumisjakson pituudesta sekä jakson lämpösummasta (FH-COLD). Korkea keskilämpötila ja lyhyt karaistumisjakso heikensivät kylmänkestävyyttä. Vastaavasti karaistumiskauden lämpötilan ollessa välillä 0 °C:ta ja + 5 °C:ta ja jakson pituuden kasvaessa kylmänkestävyys lisääntyi. Tutkimuksen perusteella vernalisaatiolla oli selvä vaikutus timotein kasvuun ja kehitykseen. Pohjoista alkuperää olevat timoteit reagoivat vernalisaatioon eteläisiä enemmän. Osa pohjoisista linjoista vaati vernalisaation generatiivisten versojen muodostumiseen. Syysviljojen vernalisaatiovasteen mittausmenetelmät soveltuvat osin myös puhtaiden timoteilajikkeiden vernalisaation seurantaan.