Ilmakehän hiukkastutkija taistelee ilmastonmuutosta vastaan

Tutkijatohtori Mikko Sipilä aikoo viedä suomalaista tietotaitoa Kiinaan, jotta maan pahoja ilmansaasteongelmia saataisiin ratkaistua. Sipilä on ilmastotutkija, joka on erityisesti perehtynyt ilmakehän aerosoleihin. Hän on pohtinut kiinalaisten kanssa, miten maa voisi hyötyä Sipilän ja muiden ilmakehätutkimuksen huippuyksikön tutkijoiden osaamisesta.

”Kiinassa on vihdoin herätty siihen, että heillä on paha ilmansaasteongelma. Valtiolla on kova into ja tahtotila ratkaista ongelma”, Sipilä selventää. ”Pekingin utuinen saastepilvi on muodostunut hiukkasista, jotka – paitsi tappavat tuhansittain ihmisiä joka vuosi – myös viilentävät auringon vaikutusta, kun hiukkaset sirottavat auringon säteilyn osittain takaisin avaruuteen. Se toimii kuin pilvenä ja vaikuttaa koko alueelliseen meteorologiaan eli voi muuttaa paikallissäätä. Sade ei välttämättä tule sinne minne se tulisi ilman hiukkasmassaa ja Pekingin alueella voi sataa vähemmän.”

Luonnon omat päästöt tärkeimpiä tutkimuskohteita

Sipilä on kuitenkin keskittynyt enemmän luonnon omiin päästöihin.  Hän on yhdessä Mikael Ehnin kanssa selvittänyt, mikä kemiallinen prosessi muuntaa metsästä päässeet höyryt sellaisiksi, että ne muodostavat uusia aerosolihiukkasia ja kasvattavat niistä pilviä. He löysivät uuden kemiallisen mekanismin Sipilän kehittämän laiteteknologian avulla. Hän kehuu tämän löydön olleen työryhmänsä suurin tieteellinen saavutus. Löydön myötä uusien pilviytimien synty voidaan lopulta yksityiskohtaisesti selittää laajoilla alueilla maapallolla. Uuden mekanismin löytyminen parantaa muun muassa ilmastomallien kykyä ennustaa tulevaisuuden ilmastoa.

Sipilä onkin ollut mukana kehittämässä aerosolitutkimukseen sopivia laitteita. Tässä auttavat ammattikoulutausta ja pari vuotta insinööriopintoja. Suurimman osan hän on kuitenkin tehnyt yhteistyössä laiterakentamiseen paremmin perehtyneiden kanssa. Hän on mukana myös yrityksessä, joka kehittää näitä laitteita. Laitekehitys alkoi siitä, kun Sipilä hahmotteli laitteen, jolla pystyttiin havaitsemaan kaikkein pienimmät aerosolien ainesosat, niin sanotut klusterit.

”Kaikkiin isoihin tutkimuskysymyksiin on jo vastattu, jos on niihin vastaamiseen soveltuvia menetelmiä. Jos menetelmä puuttuu, se on keksittävä. Minun tapauksessani se tarkoittaa kokonaan uusia mittalaitteita, joilla voi tehdä kokeellista tutkimusta. Sen jälkeen sitä voidaankin soveltaa ympäri maailmaa. Tämä on kaikessa yksinkertaisuudessaan tutkimukseni strategia.”

Tavoite ymmärtää ilmastonmuutosta

Sipilällä on paljon kontakteja ympäri maailmaa. Cernissä hän on mukana isossa Cloud-projektissa, jossa tutkitaan tarkoin hallituissa laboratorio-olosuhteissa muun muassa aerosolihiukkasten syntymekanismeja sekä kosmisen säteilyn vaikutusta ilmakehän kemiaan ja ilmastoon. Tärkeimpänä yhteistyökumppanina Sipilällä on ollut saksalainen TROPOS-instituutti, missä hän tutki ilmakehän kemiaa ja hiukkasmuodostusta jo jatko-opintojensa aikana. Pohjoismainen huippuyksikkö CRAICC puolestaan selvittää muun muassa pilvipisaroiden jäätymistä. Ohjelmassa on kehitetty jäälaskuria, jonka avulla näitä mittauksia voidaan tehdä. Sipilän mukaan toiveissa on saada toimiva laite tänä syksynä ja saada se testattavaksi ensi keväänä Hyytiälän koeasemalle. Lisäksi pohjoismaisen huippuyksikön kanssa toteutetaan ensi vuonna mittauskampanja Grönlannissa.

Sipilä kertoo, että tähän työhön häntä motivoi ilmastonmuutoksen ymmärtäminen. Pitkän aikaskaalan ilmastomallien tarkentumisen lisäksi sivutuotteena voivat myös lyhyen aikavälin sääennusteet parantua, kun pilvien ja sateen muodostusta pystytään paremmin ymmärtämään aerosolien kautta.

”Pyrimme selvittämään, mikä on luonnon ja mikä on ihmisen rooli tässä palapelissä. Kun me lämmitämme maapalloa kasvihuonekaasuilla, voimme toisaalta viilentää sitä kasvattamalla ilmakehän hiukkaspitoisuutta. Jos poistamme hiukkaset eli viilentävän vaikutuksen, jäävät kuitenkin lämmittävät kasvihuonekaasut.”

Tutkimusta ympäri maailmaa

Tähän mennessä Sipilä on tehnyt mittauksiaan muun muassa Helsingissä, Hyytiälässä, Saksassa, Alabamassa Yhdysvalloissa, vuorilla Etelä-Ranskassa sekä Sveitsissä ja Irlannissa Atlantin rannikolla. Tavoitteena on ollut kerätä tutkimustietoa mahdollisimman monenlaisissa ympäristöissä. Suomessa se on pohjoinen metsä, Irlannissa meri, Grönlannissa arktinen ilmasto. Muina uusina alueina ovat tulossa Nepal ja Etelämanner, jonne Sipilä suuntaa tulevaksi talveksi.

Sipilä pyörittää kahden kollegansa kanssa 25 hengen ryhmää, joka on osa akatemiaprofessori Markku Kulmalan vetämää ilmakehätutkimuksen huippuyksikköä Helsingin yliopistossa. Hänen oma ydinryhmänsä muodostuu tällä hetkellä kuudesta tutkijasta. Hän on saanut jo useita tutkimukseensa liittyviä artikkeleita tieteellisiin huippujulkaisuihin kuten Natureen ja Scienceen.

”Olen päätynyt tänne siksi, että olen huolestunut maailman tilasta mukaan lukien ilmastonmuutos. Kun aikoinaan lähdin miettimään uraani, vaihtoehtoja olivat ilmastonmuutos tai sademetsien hävittäminen. Halusin osallistua jonkin valtavan merkittävän ongelman ratkaisuun edes jollakin tavalla. Helsingin yliopiston fysiikan laitoksella on ilmakehätieteiden osasto, jolla tehdään kasvihuoneilmiö- ja aerosolitutkimusta. Sitä kautta valinta oli suhteellisen helppo. Nyt tutkimukseni on enemmän ilmakemiaa, sitä, mikä johtaa aerosolihiukkasia muodostavien yhdisteiden syntyyn.”

Sipilän mittalaitekehitykseen nojaava ilmakehätutkimus on poikinut sovelluksia myös muille alueille. Päätutkimuksensa ohessa Sipilä johtaa parhaillaan mittavaa TEKESin rahoittamaa projektia. Sen tarkoituksena on jatkokehittää ja kaupallistaa Sipilän kumppaneidensa kanssa kehittämä mittalaite, joka on osoittautunut maailman herkimmäksi ilmaisemiseksi muun muassa monille räjähteille ja kemiallisille aseille. ”Turvallisuusasiat ovat pinnalla etenkin rahdin ja ihmismassojen liikkumisessa. Teknologiamme saattaa jonain päivänä olla osa esimerkiksi lentokenttien turvatarkastuksia”, Sipilä visioi.

Teksti: Leena Vähäkylä
Kuvat: Leena Vähäkylä