Sini Merikallio on mallintanut sitä, voitaisiinko valon sirontaa ilmakehän pienhiukkasista mallintaa nykyistä paremmin ja käytännöllisemmin käyttämällä yksinkertaistettuja, hieman pallomuodoista poikkeavia, mallihituja.
Mallihiukkasia käytettiin tarkentamaan ilmakehän pölyn sirontamallinnusta eli esimerkiksi sitä, miten Auringon säteily siroaa takaisin avaruuteen tulivuorten tuhkasta ja viilentää näin ilmakehää.
Mallia pienhiukkasten valon sironnasta on käytetty myös avaruustutkimuksessa. Esimerkiksi Marsin pölyn sirontaominaisuuksia on selvitetty sitä muistuttavaa palagoniittia hyödyntäen.
– Marsin pinta ja kaasukehä lämpenevät tai jäähtyvät riippuen siitä, kuinka paljon pöly heijastaa sinne tulevaa valoa takaisin avaruuteen, paljonko säteilyä imeytyy hiukkasiin itseensä ja paljonko pääsee Marsin pinnalle asti. Tämä kaikki vaikuttaa paljon myös planeetan kaukomittausten tulkintaan, Merikallio kertoo väitöstiedotteessaan.
Tuloksia on jo käytetty hyväksi ilmastomalleissa
Merikallion mukaan tutkimuksen tulokset ovat rohkaisevia, sillä mitatut optiset ominaisuudet saadaan toistettua mallihiukkasilla paljon tarkemmin kuin yleisesti mallinnuksessa käytetyillä pyöreillä hiukkasmuodoilla.
– Tuloksia onkin jo käytetty Ilmatieteen laitoksen ECHAM-ilmastomallin parantamiseen ja tulevaisuudessa niitä tullaan käyttämään myös muun muassa AATSR-satelliitti-instrumentin kaukomittausten käsittelyyn, hän kertoo.
– Mitään yleisesti kaikkiin tilanteisiin sopivaa muotojakaumaratkaisua ei kuitenkaan löytynyt ja tulokset erosivat paljon eri materiaaleilla ja valon aallonpituuksilla, väittelijä jatkaa.
Pölyhiukkasten mitattuja optisia ominaisuuksia on pyritty toistamaan malleilla, joissa hitujen muotoina on käytetty ellipsoidimuotoja.
– Mallihiukkasten oletetut muodot eivät kuitenkaan tarkoita, että olettaisimme oikeiden hiukkasten muotojen olevan samankaltaisia, vaan ellipsoidit olivat tässä ainoastaan mallinnuksen välineitä, Merikallio sanoo.
Sini Merikallion väitöskirja Computer modeling of light scattering by atmospheric dust particles with spheroids and ellipsoids tarkastetaan perjantaina 11. maaliskuuta Aalto-yliopistossa Espoossa.
