Master's Theses

Recent Submissions

  • Raikko, Roosa-Maria (Helsingin yliopisto, 2020)
    Tekoälypohjaisten järjestelmien käyttö on merkittävästi lisääntynyt viime vuosien aikana. Vaikka tekoälypohjaisia järjestelmiä kehitetään ja käytetään perinteisesti yksityisten toimijoiden toimesta, myös viranomaiset ovat alkaneet hyödyntämään tekoälypohjaisia järjestelmiä enenevissä määrin. Samalla, kun näiden järjestelmien käyttöaste kasvaa, on herännyt huoli siitä, kuinka vastuullisesti algoritmit toimivat. Vaikka kasvojentunnistus ei ole uusi ilmiö, on sen käyttö huomattavasti lisääntynyt viime vuosina tekoälypohjaisten algoritmien antamien tehokkuushyötyjen vuoksi. Etenkin rajavalvonnan osa-alueella kasvojentunnistuksen hyödyntämisen merkitys on kasvanut ja sen lisäämisestä keskustellaan laajemmin Euroopan Unionin alueella. Helmikuussa 2020 Euroopan komissio painotti Euroopan digitaalista tulevaisuutta rakentamassa -hankkeen yhteydessä luottamuksen ekosysteemin muodostamista tekoälyn suhteen. Hankkeen taustalla vaikuttaa muun muassa se, että lukuisat tutkimukset ovat osoittaneet, että tekoälyn kehitysprosessin aikana tehtävät toimet vaikuttavat siihen, miten järjestelmä oppii malleja sekä tekee päätöksiä. Tämän osalta etenkin koneoppimista varten tarvittava harjoitusdata määrittelee hyvinkin laajasti sen, miten järjestelmä toimii tulevaisuudessa. Näin ollen huomiota on alettu enenevissä määrin kiinnittää siihen, sisältääkö harjoitusdata mahdollisia piileviä ennakkoasenteita tai muutoin syrjiviä elementtejä. Etenkin kasvojentunnistuksen osalta on käynyt ilmi, että tällaisia elementtejä sisältäviä datasettejä on käytetty kasvojentunnistusjärjestelmien opettamiseen, joka puolestaan on johtanut näiden järjestelmien kykenemättömyyteen tunnistaa esimerkiksi vähemmistöjä. Yleisen tietosuoja-asetuksen 35 artiklan perusteella rekisterinpitäjän on ennen henkilötietojen käsittelyä toteutettava arviointi suunniteltujen käsittelytoimien vaikutuksista henkilötietojen suojalle. Vaikutustenarviointi on toteutettava etenkin silloin, jos käsittely todennäköisesti aiheuttaa luonnollisen henkilön oikeuksien ja vapauksien kannalta korkean riskin. Kasvojentunnistuksen käyttäminen rajavalvontatarkoituksiin on korostetun perusoikeusliitännäinen aihealue, joten 35 artiklan vaatimukset mitä todennäköisimmin täyttyvät. Kyseisten vaikutustenarviointien toimivuus on kuitenkin laajasti kyseenalaistettu, ja on esitetty, että algoritmien vaikutustenarviointi pystyisi paremmin arvioimaan tämän tyyppisten käsittelytoimien vaikutuksia. Tämän tutkielman tarkoituksena on selventää yleisen tietosuoja-asetuksen 35 artiklan perusteella tehtävien vaikutustenarviointien suhdetta algoritmien vaikutustenarviointeihin. Tutkielmassa selvitetään, miten kyseiset arvioinnit eroavat toisistaan ja voidaanko ne katsoa erillisiksi arvioinneiksi, vai ovatko kyseiset vaikutustenarvioinnit läheisesti liitoksissa toisiinsa. Tutkimuskysymyksiä lähestytään lainopillisen metodin näkökulmasta siten, että ensin tarkastellaan kyseisten vaikutustenarviointien normitasoista sääntelyä. Tämän jälkeen tutkielmassa selvitetään, mitä ongelmia yleisen tietosuoja-asetuksen 35 artiklan perusteella tehtäviin vaikutustenarviointeihin liittyy ja samalla selvitetään, olisiko algoritmien vaikutustenarviointien lisääminen oikeudelliseen viitekehykseen tärkeää algoritmipohjaisten järjestelmien tuottamien laajojen, yli tietosuojan oikeudenalan menevien vaikutusten arvioimiseksi. Tutkimuskysymyksiä lähestytään rajavalvonnassa käytettävän kasvojentunnistusjärjestelmien näkökannalta, mutta kuitenkin siten, ettei jo olemassa olevia niin sanottuja pelkkiin todentamiseen perustuvia järjestelmiä tarkastella lähempää. Tutkielman tarkoituksena ei ole selventää, milloin kasvojentunnistusta voidaan käyttää rajavalvonnassa, vaan tarkoituksena on arvioida edellä mainittujen vaikutustenarviointien käytön toimivuutta silloin, kun kasvojentunnistusta käytetään. Tutkielman keskeinen johtopäätös on, että yleisen tietosuoja-asetuksen tietosuojakeskeinen viitekehys rajoittaa tietosuojaa koskevien vaikutustenarviointien laajuutta siten, että 35 artiklan perusteella tehtävät vaikutustenarvioinnit ovat kykenemättömiä arvioimaan rajavalvonnassa käytettävien kasvojentunnistusjärjestelmien aiheuttamia vaikutuksia. Tämän pohjalta tutkielmassa suositellaan, että algoritmien vaikutustenarviointi tulisi saattaa osaksi tekoälypohjaisia järjestelmiä koskevaa oikeudellista viitekehystä.
  • Pulkkinen, Oona (Helsingin yliopisto, 2020)
    Henkilövahingot ovat yhteiskunnallisesti merkittävä, mutta myös ongelmallinen vahinkoryhmä, sillä niiden seuraukset ovat usein pitkäaikaisia ja taloudellisesti vaikeita. Merkittäviä ovat etenkin lakisääteisistä liikenne- ja tapaturmavakuutuksista korvattavat henkilövahingot. Vakuutuspohjaisissa korvausjärjestelmissä syy-yhteysarviointi perustuu vahingonkorvausoikeudessa omaksuttuun syy-yhteyden käsitteeseen ja sitä koskeviin oppeihin. Korvauskäytännössä on vakiintuneesti edellytetty lääketieteellisesti todennäköistä syy-yhteyttä vahinkotapahtuman ja siitä aiheutuneen vamman tai sairauden välillä. Korvausriitojen keskeinen erimielisyys liittyy siihen, onko todettu sairaus tai vamma aiheutunut korvattavasta vahinkotapahtumasta vai siitä riippumattomasta syystä. Käytännössä syy-yhteys on usein vaikea näyttää toteen, mistä kertoo etenkin korkeimman oikeuden syy-yhteyttä koskevan ratkaisukäytännön lisääntyminen. 2000-luvulla korkein oikeus on yhä useammin ottanut kantaa lääketieteellisiin syy-yhteyskysymyksiin. Tilanne on ongelmallinen erityisesti siksi, että korkein oikeus on toistuvasti joutunut oikaisemaan vakuutusoikeuden antamia päätöksiä. Tutkielman tarkoituksena on selvittää, milloin syy-yhteys vahinkotapahtuman ja siitä aiheutuneen henkilövahingon välillä voidaan katsoa näytetyksi. Merkittävässä asemassa on korkeimman oikeuden ratkaisukäytännön tutkiminen, mutta arvioitavaksi tulee myös julkaistuja vakuutusoikeuden ratkaisuja. Tavoitteena on myös arvioida, voidaanko oikeuskäytännön perusteella muotoilla yleisempää ohjetta siitä, kuinka syy-yhteyttä tulee arvioida sekä toisaalta, kuinka vahvaa lääketieteellistä näyttöä syy-yhteydestä on vakiintuneesti edellytetty. Vaikka henkilövahingoissa yksittäistapaukseen sidonnaisen lääketieteellisen näytön merkitys on suuri, tutkielmassa pyritään löytämään myös syy-yhteyden arvioimiseen liittyviä yhdistäviä tekijöitä. Toisaalta huomiota tullaan kiinnittämään siihen, mitä eroavaisuuksia korkeimman oikeuden ja vakuutusoikeuden ratkaisukäytännössä on havaittavissa, ja miksi syy-yhteyskysymykset päätyvät edelleen toistuvasti korkeimman oikeuden ratkaistavaksi. Aihe kytkeytyy aineellisen oikeuden ohella prosessioikeuden rajapintaan, sillä tarkasteltavaksi tulevat myös näyttökynnykseen ja todistustaakkaan liittyvät kysymykset. Muiden mahdollisten syytekijöiden poissulkeminen liittyy olennaisesti lääketieteellistä syy-yhteyttä koskevan näytön arvioimiseen. Apuna käytetään lääketieteellistä tutkimustietoa sekä kokemusperäistä tietämystä vammojen ja sairauksien syntymekanismeista. Käytännössä ongelmia aiheuttaa se, että läheskään aina ei tiedetä, missä määrin tietyt oireet ja löydökset johtuvat tapaturmasta tai sairaudesta. Lääketiede ei ole eksakti tiede, jonka menetelmin syy-yhteys voitaisiin varmuudella todentaa. Tuomioistuimen on tästä huolimatta ratkaistava juttu. Etenkin korkeimmassa oikeudessa keskeisessä asemassa syy-yhteyden selvittämisessä on ollut asiantuntijatodistelu, jonka avulla tuomioistuin saa oikeudellisen ratkaisutoiminnan tueksi lääketieteellistä tietämystä. Koska asiantuntijatodistelu liittyy keskeisesti syy-yhteyden näyttämiseen, tutkielmassa arvioidaan myös asiantuntija- ja viranomaislausuntojen merkitystä syy-yhteyttä koskevissa kanteissa. Tutkielmassa päädytään korkeimman oikeuden ratkaisukäytännön perusteella katsomaan, että syy-yhteys on näytetty toteen, kun vahingonkärsijän oireille ei voida asiassa esitetyn näytön perusteella osoittaa muuta todennäköisempää syytä. Syy-yhteyttä tulee arvioida huomioiden yksittäistapauksen sekä vahingonkärsijän erityispiirteet, eikä arviointi voi perustua ainoastaan yleiseen lääketieteelliseen tietämykseen sairauksien ja tapaturmien synnystä ja paranemisesta. Korkein oikeus viestii selvästi, että väite vahingon aiheutumisesta muusta syystä ei voi menestyä, jos asiassa ei ole esitetty konkreettista näyttöä juuri kyseistä vahingonkärsijää koskevasta kilpailevasta syystä. Sen sijaan kanne tulee helpommin hylätyksi, jos kantajan sairaushistorian perusteella voidaan osoittaa, että sairauden tai vamman aiheutumiseen tai pitkittymiseen ovat vaikuttaneet vahinkotapahtumasta riippumattomat tekijät. Lääketieteellisesti todennäköisen syy-yhteyden vaatimus on luontevaa ymmärtää niin, että vamman tai sairauden aiheutumista vahinkotapahtumasta on voitava pitää todennäköisempänä kuin sen aiheutumista muusta syystä.
  • Vuorio, Emmi (Helsingin yliopisto, 2020)
    Hiilineutraalisuus on yksi kestävän tulevaisuuden keskeisimpiä tavoitteita. Tulevaisuuden kemianalan ammattilaiset ovat merkittävässä asemassa uusien teknologioiden käyttöönottamisessa ja ratkaisujen kehittämisessä, jotka johtavat kasvihuonekaasupäästöjen vähenemiseen. Yliopistokoulutuksen on vastattava haasteeseen kehittämällä tarvittavia taitoja, jotta he saavat parhaat mahdolliset työkalut tarvittavan muutoksen toteuttamiseen. Kestävän kehityksen avainkompetenssit luovat yhden varteenotettavan kehyksen työelämän edellyttämien taitojen määrittelemiseen. Ne koostuvat tiedoista, taidoista ja kestävään tulevaisuuteen pyrkivästä asenteista. Tämän tutkimuksen tarkoitus on kartoittaa tämän hetken tilannetta avainkompetenssien eri osa-alueiden osalta Suomen kemianalan yliopisto-opetuksessa, sekä luoda näkemystä siitä, mihin suuntaan opetusta tulisi tulosten valossa kehittää. Tutkimuksen kohteina ovat kasvihuonekaasupäästöjen vähentämiseen liittyvät sisällöt, käytetyt opetusmenetelmät, yliopisto-opettajien suhtautuminen taitojen oppimisen edistämiseen opetuksessaan ja opiskelijoiden asenteisiin vaikuttamiseen sekä heidän näkemyksensä siitä, miten kemianalan yliopisto-opetusta tulisi kehittää kasvihuonekaasupäästöjen vähentämiseen liittyvän opetuksen osalta. Aineisto kerättiin kyselytutkimuksella, joka koostui sekä suljetuista että avoimista kysymyksistä. Kysely lähetettiin Suomen 9:n kemianalan opinto-ohjelmia tarjoavan yliopiston opetushenkilökunnalle, joko opetuksesta vastaavien varadekaanien tai -johtajien välityksellä tai suoraan. Kyselyn saatetekstissä vastauksia pyydettiin vain kurssien vastuuopettajilta. Vastauksia saatiin kaikista 9:stä yliopistosta yhteensä 43. Kemianalan yliopisto-opetuksen kehittämisen osalta peilattiin kyselyyn vastanneiden näkemyksiä alan kirjallisuuteen. Tutkimusmetodi on monimenetelmällinen tapaustutkimus. Avointen kysymysten vastaukset analysoitiin aineistolähtöisen sisällönanalyysin menetelmällä ja suljetut kysymykset on esitetty kuvailevan tilastollisen analyysin keinoin. Kokonaisuudessaan kasvihuonekaasupäästöihin liittyvää osaamista tuetaan Suomen kemianalan koulutusohjelmissa melko hyvin. Tutkimuksessa havaittiin, että kiertotaloutta ja biotaloutta opetetaan huomattavasti enemmän kuin vetytalouteen liittyviä sisältöjä. Kemianalan opetushenkilökunnan edustajat käyttävät ja pyrkivät käyttämään monipuolisia opetusmenetelmiä mahdollisuuksien mukaan. Taitojen oppimista pidetään tärkeänä, mutta ne eivät ole opetuksen keskiössä. Opiskelijoiden asenteisiin vaikuttamista pidetään moraalisesti hyväksyttävänä ja suuri osa yliopisto-opettajista myös pyrkii vaikuttamaan opiskelijoiden asenteisiin ilmastonmuutoksen kaltaisten aiheiden suhteen. Vastaajien mukaan kasvihuonekaasupäästöjen vähentämisen opetus on hyvällä tasolla, mutta parantamisen varaa on. Kemianala nähdään myös opettajakunnassa olevan avainasemassa kasvihuonekaasupäästöjen hillitsemisessä. Kestävän kehityksen avainkompetenssien ottamista huomioon kemianalan koulutusohjelmien suunnittelussa ja opetuksen laadun arvioinnissa tulisi harkita. Tämä voisi edistää taitojen nousemista opetuksessa keskeisempään asemaan. Vedyn ja hiilidioksidin käyttöä raaka-aineina tulisi nostaa vahvemmin esiin opetussisältönä. Myös kansallisia, kaikkien toimijoiden käytettävissä olevia verkkokursseja tulisi kehittää ja toteuttaa yhteistyössä yliopistojen ja teollisuuden edustajien kanssa.
  • Räty, Matti (Helsingin yliopisto, 2020)
    SQL kuuluu suositeltujen oppiaineiden joukkoon tietojenkäsittelytieteestä. Se on tehokas tapa varastoida dataa kontekstista riippumatta. SQL on kuitenkin opittavana aiheena opiskelijoilleen vaikea, ja tämän vuoksi SQL-opetuksen rinnalla käytetään opetusohjelmistoja. Opetusohjelmistojen avulla SQL:ää päästään opettelemaan käytännössä, paikataan suurta oppilaiden määrää opettajien määrään nähden, ja kerätään aineistoa opiskelijoiden suoriutumisesta. Oppimisohjelmistojen keräämä aineisto oppilaiden suoriutumisesta tarjoaa mahdollisuuden ennustaa opiskelijoiden suoriutumista kurssilla koneoppimismenetelmin. Tämä tutkielma kouluttaa SQL-opetusohjelmiston aineistoilla hyväksi todettuja koneoppimisalgoritmeja malleiksi, jotka osaavat ennustaa osaako opiskelija seuraavalla yrityksellään SQL-harjoitustehtävän oikein. Kyseessä ei ole tehdä mallia joka osaisi tarkastaa SQL-tehtäviä, vaan tarkoituksena on antaa koneoppimisalgoritmien tarkkailla opiskelijoilta muita kerättyjä tilastoja tehtäväyrityksen oikeellisuuden arvioimiseen ilman itse oppilaan antamaa ratkaisua. Tutkielmassa huomataan useiden koneoppimismallien olevan toimivia tämän tavoitteen saavuttamiseksi. Vastaavia koneoppimismalleja voidaan hyödyntää oppilaiden löytämisessä, joilla on vaikeuksia tehtävien tekemisessä. Tämä tieto on arvokasta esimerkiksi opetusohjelmistoille, jotka pyrkivät antamaan SQL-tehtävien tekijöille vihjeitä hyödylliseen aikaan.
  • Sakko, Annika (Helsingin yliopisto, 2020)
    Globalization, climate change and the principles of sustainable development have made responsibility an important part of the societal debate. Responsibility is, above all, responsibility for the effects of activities. As festivals also have complex effects on the surrounding society, corporate responsibility thinking has also become part of festival production. Responsibility can be implemented by considering the stakeholders and their needs, and by ensuring not only economic viability but also the vitality of environmental resources. Sustainable development can be achieved by responsible actions. The purpose of the study was to show how responsibility has been considered in festivals organized in Finland. The aim of the study was to find out what measures and choices the festival organizers have used to promote the festival's economic, socio-cultural and ecological responsibility. The study also explored how the festival organisers see the responsible choices affecting stakeholders and the image of the festival. One of the aims of the study was also to find out what are the reasons behind more responsible activities and what challenges festivals have experienced in implementing responsibility into festival production. In addition, it was studied how festivals have measured and communicated the realization of their responsibility. The research problem is approached by reviewing the literature on tourism impacts, the principles of sustainable tourism and theories of corporate social responsibility. The growth and importance of cultural tourism was used as a basis for defining events and their role in tourism. Through events and event tourism, the definition of festivals and the connection of festivals to tourism was deepened. The context of the responsible festival was approached through the framework of responsible tourism. The empirical part consisted of a survey and interviews for festival organisations. A total of 40 responses were received to the survey and there were three festival representatives interviewed. The study utilized both qualitative and quantitative methods in the processing of the results and material. This wider perspective supported the broad dimensions of both responsibility and festivals. The study found that festivals have already incorporated responsibility into their activities. About every other festival already had responsibility-related action plan and all festivals considered it likely that they would increase their acts of responsibility in the future. Financial responsibility had been promoted, among other things, by supporting the local economy and following good governance. Socio-cultural responsibility had been considered, for example, by positively influencing the image and attractiveness of the festival’s region. In terms of environmental responsibility, the festivals had focused above all on waste management and accessibility. The most significant reason for promoting responsibility was the organisation's own ideology and values behind its activities. In addition, the festival visitors' demands for responsibility were also one of the essential reasons. Surveys aimed for festivalgoers were considered as a primary measure of responsibility. Responsibility had been communicated mainly in the instructions of the employees, but also on the social media sites of the festival. The biggest challenge in responsibility was the lack of common guidance in the event industry. Indeed, festival representatives felt that responsibility could best be promoted in the industry by creating such a guide. Festival representatives felt that responsibility has the most impact on promoting positive image of the event. It was also seen that responsibility influences the satisfaction of festival visitors as well as encourages their own responsibility. Thus, it seems that in festivals, responsibility has already been implemented in many ways, even if the festivals do not have an actual conscious responsibility plan. This also signals that responsibility is becoming part of all festival production activities, which provides good foundation for striving for the sustainability of festivals
  • Huertas, Andres (Helsingin yliopisto, 2020)
    Investment funds are continuously looking for new technologies and ideas to enhance their results. Lately, with the success observed in other fields, wealth managers are taking a closes look at machine learning methods. Even if the use of ML is not entirely new in finance, leveraging new techniques has proved to be challenging and few funds succeed in doing so. The present work explores de usage of reinforcement learning algorithms for portfolio management for the stock market. It is well known the stochastic nature of stock and aiming to predict the market is unrealistic; nevertheless, the question of how to use machine learning to find useful patterns in the data that enable small market edges, remains open. Based on the ideas of reinforcement learning, a portfolio optimization approach is proposed. RL agents are trained to trade in a stock exchange, using portfolio returns as rewards for their RL optimization problem, thus seeking optimal resource allocation. For this purpose, a set of 68 stock tickers in the Frankfurt exchange market was selected, and two RL methods applied, namely Advantage Actor-Critic(A2C) and Proximal Policy Optimization (PPO). Their performance was compared against three commonly traded ETFs (exchange-traded funds) to asses the algorithm's ability to generate returns compared to real-life investments. Both algorithms were able to achieve positive returns in a year of testing( 5.4\% and 9.3\% for A2C and PPO respectively, a European ETF (VGK, Vanguard FTSE Europe Index Fund) for the same period, reported 9.0\% returns) as well as healthy risk-to-returns ratios. The results do not aim to be financial advice or trading strategies, but rather explore the potential of RL for studying small to medium size stock portfolios.
  • Määttänen, Aino-Maija (Helsingin yliopisto, 2020)
    Climate change has the strongest impact on high-latitude ecosystems that are adapted to cool climates. In order to better understand and predict the changes in tundra vegetation observed on large scales as well as their feedbacks onto climate, it is necessary to look at what is happening at finer scales; even in individual plants. Technological developments over the past few decades have enabled the spread of cost-effective, light and small unmanned aerial vehicles (UAVs). As very high-resolution data (pixel size <10cm) becomes more and more available, the remote sensing methods used in environmental analysis become subject to a paradigm shift as algorithms and analyzes based on machine vision and learning turn out to be more common. Harnessing new methods is attractive because they allow flexible and highly automated data collection and the production of highly accurate remote sensing products from hard-to-reach areas such as the tundra. However, obtaining reliable results requires careful planning and testing of processing algorithms and parameters. This study looked at how accurately variables derived from aerial images collected with an off-the-shelf digital camera can map the vegetation structure on a landscape scale. In Kilpisjärvi, northern Fennoscandia, a total of ~ 10,000 aerial photographs were collected by drone covering an area of three hundred hectares. In addition, dominant vascular plants were identified from 1183 points in the area, as well as vegetation height. Aerial images were processed into dense three-dimensional point clouds by using SfM (Structure from Motion) method, which is based on computer vision and digital photogrammetry. From the point clouds terrain models and vegetation height models were interpolated. In addition, image mosaic covering the entire area was produced. Based on these data, predictive variables were calculated, which were used together with the terrain reference data in Geographical Object-Based Image Analysis (GEOBIA). The filtered ground points corresponded to observations throughout the region, and the produced elevation models strongly correlated with the ground reference data. The terrain model error was greatest in areas with tall vegetation. Changes in lighting conditions and vegetation during aerial image surveys posed challenges in both phases of object-based analysis: segmentation and classification. but overall accuracy improved from 0.27 to 0.54 when topography, vegetation height and texture variables were added to the classifier and the number of target classes was reduced. Methods based on machine vision and learning can produce important information about vegetation structure, vegetation height, in a landscape. However, more research is needed to determine the best algorithms and parameters in a tundra environment where environmental conditions change rapidly and vegetation is heterogeneous and mixed, causing differences between aerial images and difficulties in analyses.
  • Lange, Moritz Johannes (Helsingin yliopisto, 2020)
    In the context of data science and machine learning, feature selection is a widely used technique that focuses on reducing the dimensionality of a dataset. It is commonly used to improve model accuracy by preventing data redundancy and over-fitting, but can also be beneficial in applications such as data compression. The majority of feature selection techniques rely on labelled data. In many real-world scenarios, however, data is only partially labelled and thus requires so-called semi-supervised techniques, which can utilise both labelled and unlabelled data. While unlabelled data is often obtainable in abundance, labelled datasets are smaller and potentially biased. This thesis presents a method called distribution matching, which offers a way to do feature selection in a semi-supervised setup. Distribution matching is a wrapper method, which trains models to select features that best affect model accuracy. It addresses the problem of biased labelled data directly by incorporating unlabelled data into a cost function which approximates expected loss on unseen data. In experiments, the method is shown to successfully minimise the expected loss transparently on a synthetic dataset. Additionally, a comparison with related methods is performed on a more complex EMNIST dataset.
  • Lavikka, Kari (Helsingin yliopisto, 2020)
    Visualization is an indispensable method in the exploration of genomic data. However, the current state of the art in genome browsers – a class of interactive visualization tools – limit the exploration by coupling the visual representations with specific file formats. Because the tools do not support the exploration of the visualization design space, they are difficult to adapt to atypical data. Moreover, although the tools provide interactivity, the implementations are often rudimentary, encumbering the exploration of the data. This thesis introduces GenomeSpy, an interactive genome visualization tool that improves upon the current state of the art by providing better support for exploration. The tool uses a visualization grammar that allows for implementing novel visualization designs, which can display the underlying data more effectively. Moreover, the tool implements GPU-accelerated interactions that better support navigation in the genomic space. For instance, smoothly animated transitions between loci or sample sets improve the perception of causality and help the users stay in the flow of exploration. The expressivity of the visualization grammar and the benefit of fluid interactions are validated with two case studies. The case studies demonstrate visualization of high-grade serous ovarian cancer data at different analysis phases. First, GenomeSpy is being used to create a tool for scrutinizing raw copy-number variation data along with segmentation results. Second, the segmentations along with point mutations are used in a GenomeSpy-based multi-sample visualization that allows for exploring and comparing both multiple data dimensions and samples at the same time. Although the focus has been on cancer research, the tool could be applied to other domains as well.
  • Jalkanen, Pinja-Liina Jannika (Helsingin yliopisto, 2020)
    Large-scale transport infrastructure projects change our daily mobility patterns, as they change the geographical accessibility of the places where we spend most of our time, such as our homes and workplaces. Thus, there is a clear need for advance evaluation of the effects of those projects. Traditionally, however, the available methods have imposed severe limitations for both measuring accessibility and surveying mobility, and despite modern data collection methods enabled by the ever-present mobile phones, surveying mobility remains challenging due to data accessibility restrictions. Furthermore it would not enable any advance evaluation of mobility changes. However, using a modern accessibility dataset instead of a mobility one does offer a possible answer. In my study, I set out to investigate this possibility. I combined a modern, multimodal and longitudinal accessibility dataset, the Helsinki Region Travel Time Matrix (TTM), with a spatially compatible, census-based longitudinal commuting dataset to evaluate the aggregated journey times in the Helsinki Capital Region (HCR), the area covered by the TTM, and estimated the shares of different transport modes based on a previously published travel survey. Armed with this combined dataset, I assessed the changes in aggregated journey times between the three years that were included in the TTM dataset – 2013, 2015 and 2018 – by statistical district to estimate its usability for these kind of advance mobility evaluations. As a small subset of the commuting dataset was classified by industry, I also assessed regional differences between industries. My results demonstrate that for travel by public transport, the effects of new transport projects are plausibly identifiable in these aggregated patterns, with a number of areas served by several new, large-scale public transport infrastructure projects – the Ring Rail, the trunk bus lane 560 and the Western extension of the metro line – being outliers in the results. For travel by private car and for the industry-level changes, the results are more inconclusive, possibly due to absence of massive projects affecting the road network throughout the dataset timeframe, potential inaccuracies in the source data and limitations of the industry-classified part of the dataset. In conclusion, a modern accessibility dataset such as the TTM can be plausibly used to estimate the mobility effects of large-scale public transport infrastructure projects, although the final accuracy of the results is likely to be heavily dependent of the precision of the original datasets, which should be taken into account when such assessments are made. Further research is clearly needed to assess the effects of diurnal variations in travel times and the effects of more precise transport mode preference data.
  • Dristig, Amica (Helsingin yliopisto, 2020)
    The reduction of greenhouse gas emissions is one of the EU's top priorities for climate goals as it is for Helsinki. Emissions from heating alone stand for over half of the total emissions in Helsinki, presenting smart heating as an excellent opportunity to reduce both energy consumption and greenhouse gas emissions. Smart heating has gained attention as a means for reducing energy consumption due to its increased energy efficiency and automatic function. Previous studies confirm users having a more significant impact on residential heating consumption than previously considered. However, there is less understanding of what factors influences the user while using smart heating and how smart heating impacts the user. This study aims to contribute to better understand the different influencing factors by focusing on heating behavior and user experience with smart heating thermostats in a residential apartment building in Lauttasaari, Helsinki. A modified version of the Unified Theory of Acceptance of Technology (UTAUT) is used as a base. The model uses the original categories along with two added categories. Instead of using the traditional questionnaire as a method, this research uses semi-structured interviews to get a deeper perspective on the experiences in the post-implementation stage. The results indicate the most evident user experience influences to be information, trust, and the use of itself. Each user's life situation has an impact on the indoor temperature and the heating schedule. The smart thermostat increases control over indoor temperatures and individual heating possibilities due to more setting options. By gaining more control, the smart thermostat enabled the user to disregard the heating by letting the smart thermostat work in the background. Even with an increase of control, some of the participants experienced difficulties using the mobile application. Since this study is limited due to short follow-up time and small sample size, more comprehensive and in-depth research is required for the results to apply to a general population. This study shows a new point of view for influences towards the use of smart thermostats and brings up the potential benefits it can have for the city of Helsinki.
  • Rönnberg, Oskar (Helsingin yliopisto, 2020)
    Segregaatiota tutkitaan tavallisesti paikkaperusteisena ilmiönä ihmisten asuinpaikan mukaan, mutta viime vuosikymmenellä segregaatiotutkimuksessa on alettu korostamaan segregaation ymmärtämistä multi-kontekstuaalisena ilmiönä, jossa liikkuvuus kaupunkitilassa vaikuttaa yksilön segregaatiolle altistumiseen. Helsingissä, jossa sosioekonominen ja etninen segregaatio on kasvanut 1990-luvulta alkaen, ei sellaista tutkimusta vielä ole tehty, mutta on viitteitä siitä, etteivät esimerkiksi kaikki nuoret liiku yhtä vapaasti kaupunkitilassa. Tämän tutkimuksen tarkoituksena on tutkia miten sosioekonomiset erot ja nuoruusiän kokemukset ovat yhteydessä kaupunkilaisten liikkumiseen ja kaupunkitilan käyttöön Helsingissä. Tutkimusta varten toteutettiin nettikyselytutkimus (N=1 266) keväällä 2020. Tutkimus perustuu itsevalikoitumisotantaan eikä tuloksia siten voi yleistää koko väestöä koskeviksi. Liikkuvuutta kaupungissa tutkittiin neljällä eri mittarilla: missä kaupungin osissa vastaaja tavallisesti liikkuu, kuinka usein käy Helsingin keskustassa, kuinka suuri osa arkisista aktiviteeteista on lähellä ko-tia, keskustassa, toisessa kaupunginosassa tai kunnassa, sekä kuinka monessa kysytyistä paikoissa vastaaja on käynyt viimeisen vuoden aikana. Tärkeimpiä tutkimusmenetelmiä ovat regressio- ja korrelaatioanalyysit sekä tilastolliset testit. Liikkuvuus kaupungissa vaihtelee koulutuksen, iän, perhetaustan ja nuoruusiän liikkumiskokemusten mukaan. Nämä muuttujat selittävät enimmillään neljänneksen liikkuvuusmuuttujan vaihtelusta. Nuoruusiän kulttuurinen ja taloudellinen pääoma korreloivat myös liikkuvuuden kanssa, mutta niiden selitysvoima heikkenee, kun koulutus ja ikä otetaan huomioon. Ne vastaajat, joiden elämä nuoruudessa keskittyi omaan naapurustoon, elävät yhä melko paikallista elämää ja erityisesti ne, jotka yhä asuvat samalla asuinalueella kuin teini-ikäisinä, kuuluvat kaikista vähiten liikkuviin. Vähiten liikkuvat asuvat varsinkin etäällä keskustasta sijaitsevissa lähiöissä, ja Koillis- sekä Itä-Helsingissä asuvista verrattain moni ei säännöllisesti liiku Etelä-Helsingissä. Vaikka liikkuvuuteen vaikuttaa monet tekijät, joita ei tässä tutkimuksessa ole käsitelty, vahvistavat tutkimuksen tulokset sen, että perhetausta ja aiemmat kokemukset vaikuttavat ihmisten liikkumiskäytäntöihin. Tulokset antavat viitteitä siitä, että huono-osaisemmilla alueilla asuvilla on matalamman liikkuvuuden takia riski altistua segregaatiolle useissa arkielämän eri konteksteissa. Matalasti koulutettujen ollessa tutkimuksessa aliedustettuja on myös mahdollista, että kaupungissa on sellaista liikkumattomuutta, joka ei tule esiin tässä tutkimuksessa. Tulokset korostavat lisätutkimuksen tarvetta ihmisten, varsinkin lasten ja nuorten, kokemasta multi-kontekstuaalisesta segregaatiosta sekä kokemuksista ja käsityksistä kaupungin eri osista ja paikoista.
  • Hurme, Saara (Helsingin yliopisto, 2020)
    Alueellinen eriytyminen on ollut yksi kaupunki- ja kulttuurimaantieteen tutkituimmista ilmiöistä jo pitkään. Suomalainen eriytymisen tutkimus on kuitenkin keskittynyt pääasiassa eriytymisen negatiivisina pidettyihin, sosioekonomisiin ja etnisiin puoliin, ja samalla demografisen eriytymisen ulottuvuus on jäänyt vähemmälle huomiolle. Väestöllinen muuntuminen on kuitenkin aiheuttanut muutoksia myös asumiseen länsimaissa jo usean vuosikymmenen ajan. Asuntokuntien ja yksinasujien määrä on kasvanut, kotitaloustyypit ovat moninaistuneet ja väestörakenne on ikääntynyt. Asumisen moninaistumisen ja valikoivan muuttoliikkeen seurauksena eri elämänvaiheissa olevien kotitalouksien on tulevaisuudessa arveltu eriytyvän yhä voimakkaammin omille asuinalueilleen ja siten demografisen eriytymisen on nähty voimistuvan. Toisaalta tutkimuksissa on noussut esiin asuinalueiden sosiaalisissa rakenteissa tapahtuvien muutosten hitaus, mikä herättää kysymyksen myös demografisten rakenteiden ajallisesta ja alueellisesta pysyvyydestä. Tämä pysyvyyden näkökulma onkin asumiseen liittyvässä keskustelussa ja alueellisen eriytymisen tutkimuksessa jäänyt usein muutoksen korostamisen varjoon. Tämän tutkimuksen tavoite on tarkastella Helsingin seudun demografista eriytymistä erityisesti elämänvaiheen suhteen, mutta nostaa esiin muutosten lisäksi myös asuinalueiden stabiiliuden näkökulma. Tutkimuksessa selvitetään, millaisena demografinen eriytyminen ja sen kehitys näyttäytyvät Helsingin seudulla ja onko seudulla nähtävissä demografisia rakenteita, jotka vaikuttavat olevan ajallisesti pysyviä. Tutkimuksen pääasiallisina aineistoina toimivat Helsingin seutua koskevat tilasto- ja paikkatietoaineistot ja niitä tarkastellaan karttaesitysten ja erilaisten tilastollisten kaavioiden avulla. Tarkastelut kohdistetaan eriytyisesti muuttoliikkeen voimakkuuteen ja rakenteisiin, sekä väestön ja asuntokuntien rakenteisiin, ja analyyseja tehdään niin Helsingin seudun, pääkaupunkiseudun kuin Helsingin tasolla. Tutkimuksesta selviää Helsingin seudun alueiden olevan elämänvaiheiden suhteen eriytyneitä ja seudulta löytyvän voimakkaasti tiettyjä elämänvaiheita palvelevia asuinalueita. Eriytymiskehitys ei näytä kuitenkaan yksiselitteisesti voimistuneen, vaan monilla alueilla demografinen kehitys on ollut luonteeltaan jopa eriytymistä tasaavaa. Väestöllisen muuntumisen vaikutukset ovat näkyvissä ympäri Helsingin seudun väestön ikääntymisen ja asuntokuntien keskikoon pienenemisen kautta. Alueellista ja ajallista pysyvyyttä ilmentäviä rakenteita on Helsingin seudulla myös havaittavissa. Nämä rakenteet näyttävät kuitenkin olevan varsin aluekohtaisia ja johtuvan esimerkiksi alueen rakennuskannan luomista rajoitteista. Tulevissa elämänvaiheita käsittelevissä tutkimuksissa tärkeää olisi kiinnittää huomiota erityisesti elämänvaiheiden määrittelyyn.
  • Hussain, Zafar (Helsingin yliopisto, 2020)
    The National Library of Finland has digitized newspapers starting from late eighteenth century. Digitized data of Finnish newspapers is a heterogeneous data set, which contains the content and metadata of historical newspapers. This research work is focused to study this rich materiality data to find the data-driven categorization of newspapers. Since the data is not known beforehand, the objective is to understand the development of newspapers and use statistical methods to analyze the fluctuations in the attributes of this metadata. An important aspect of this research work is to study the computational and statistical methods which can better express the complexity of Finnish historical newspaper metadata. Exploratory analyses are performed to get an understanding of the attributes and extract the patterns among them. To explicate the attributes’ dependencies on each other, Ordinary Least Squares and Linear Regression methods are applied. The results of these regression methods confirm the significant correlation between the attributes. To categorize the data, spectral and hierarchical clustering methods are studied for grouping the newspapers with similar attributes. The clustered data further helps in dividing and understanding the data over time and place. Decision trees are constructed to split the newspapers after attributes’ logical divisions. The results of Random Forest decision trees show the paths of development of the attributes. The goal of applying various methods is to get a comprehensive interpretation of the attributes’ development based on language, time, and place and evaluate the usefulness of these methods on the newspaper data. From the features’ perspective, area appears as the most imperative feature and from language based comparison Swedish newspapers are ahead of Finnish newspapers in adapting popular trends of the time. Dividing the newspaper publishing places into regions, small towns show more fluctuations in publishing trends, while from the perspective of time the second half of twentieth century has seen a large increase in newspapers and publishing trends. This research work coordinates information on regions, language, page size, density, and area of newspapers and offers robust statistical analysis of newspapers published in Finland.
  • Wallin, Maaria (Helsingin yliopisto, 2020)
    This thesis provides information of the unjust geographies of girls and assesses empirical data on girls’ access to and through secondary education in Tanzania by using a case study approach. This study focuses on girls’ education in rural Mtwara because of its utmost importance. First, an internationally accepted human rights-based perceptive on girls’ education is present. Second, gender equality in and through secondary education has a direct and indirect effect on the reduction of overall poverty: employment and increased decision-making capabilities modify family opinions that further advance girls’ education and future asset accumulation that indirectly benefits the wider society. Rural Mtwara was chosen as a case study since it is characterized by particularly low secondary-school attendance and poor academic performance of girls. A number of variables affect access to education, including family and social factors as well as those related to the learning environment itself. Outside donors and governments can also affect the outcome. This study investigates the role of families in structuring the secondary school access of girls in low-income rural households, and it examines the individual, cultural, environmental, and economic factors that shape girls’ access to education in the rapidly changing environment of rural Mtwara. This study qualitatively explores how girls’ graduation from secondary school has benefitted both their lives and their families’ lives, especially in economic terms, and increased girls’ access to other spaces such as employment in a segregated society. Gender equal access remains a core issue of this study.
  • Rossi, Annamaria (Helsingin yliopisto, 2020)
    Green infrastructure supports biodiversity and vitality of ecosystem services in urban environments. A successful planning and implementation of green infrastructure require, however, cross-sectoral and multidisciplinary collaboration. Yet, the lack of this multidisciplinary collaboration has been identified to be one of the central factors challenging the planning and implementation of green infrastructure. This study aimed to assess the feasibility of design sprint concept in cross-sectoral joint development for green infrastructure used in a Virtual Verdure project. Further, this study assessed the process and the operations in the pursuit of the project’s objectives. The evaluation material was collected by using semi-structured expert interviews, participative observation, and feedback surveys. The evaluation framework used in the study aimed to provide knowledge on the use of design sprint concept in collaborative green infrastructure planning and for the development of similar project processes. This master’s thesis was executed as an assignment for Helsinki City owned innovation company Forum Virium Helsinki. The study was part of the Virtual Verdure project, coordinated by Forum Virium Helsinki. The project aimed to co-create an operating model, that would holistically consider cities’ ecosystem services in the planning process for green infrastructure development with public and private organizations. The Virtual Verdure project, financed by Helsinki-Uusimaa Regional Council, was carried out in 1.9.2019-31.5.2020. Partner companies for the project were WSP Finland Oy ja Innogreen. Further, the project collaborated tightly with Kalasatama area development project, environmental services and city planners of Kalasatama and Western Harbour of the City of Helsinki’s Urban Environment Division. The case areas for the Virtual Verdure project were Kyläsaari ja Hermanninranta, that are located in the northern part of Kalasatama development project area. The evaluation of the co-creation focused on three design sprint events organized during the project. From the perspective of process evaluation, the Virtual Verdure project proceeded logically and achieved most of the set objectives. The design sprint events proved to be a successful practice to bring together experts from different sectors to co-create solutions for the planning of green infrastructure and deepen knowledge on green infrastructure and the multiple benefits it provides in urban environments. The design sprint process facilitated discussion and creative problem-solving by utilizing design thinking, multidisciplinary collaboration and practical workshop methods. As results from the project, planners’ knowledge on green infrastructure and the requirements for its successful planning deepened. The partner companies of the Virtual Verdure project contributed to the project with their expertise, and further gained deeper knowledge on opportunities of their own products and services focused on developing green infrastructure. Four deliverables were produced during the Virtual Verdure project to support the planning and implementation of green infrastructure in Kalasatama and other areas: green area factor tool, that was translated into Finnish and is now available for all the planners, green factor analysis from the Kyläsaari area, info cards, that provide technical and ecological information about different green infrastructure solutions, and a final publication, that showcases the learnings of the joint development in the project and provides recommendations for considering green infrastructure in different phases of planning, execution, and maintenance in urban environment. The results of this study will be utilized in a next project, B.Green, that will continue the work of Virtual Verdure.
  • Oikarinen, Inka (Helsingin yliopisto, 2020)
    In recent decades there has been a revival of customs and traditions among several indigenous Amazonian peoples, one feature of which is the strengthening of many shamanic practices repressed and partially abandoned under colonial rule. For the Yawanawa people of Acre, Brazil, annual cultural festivals have become a prominent symbol of cultural revitalization. Festivals enable an international audience to experience a live tradition in the form of song, dance, games, art and crafts as well as shamanic rituals and substances. In the context of shamanic ritual, the terms medicine and healing are some of the prominent discourses through which shamanic networks connect and alliances are created between visitors and the Yawanawa. The present study looks at the understandings of health and wellbeing of non-indigenous persons participating in contemporary shamanic networks in Amazonia. The aim of the study is to describe how knowledge of Yawanawa shamanic practices affects understandings of health, sickness and healing. My research questions are: 1) What are the meanings assigned to health and illness in Amazonian sociophilosophies and those of the Yawanawa people? 2) How do Western people practicing Amazonian shamanism perceive health and illness, and how do their understandings relate to those present in Yawanawa shamanism? 3) What constitute the main elements of healing in Yawanawa shamanism? My primary research data consists of six thematic interviews with non-indigenous people practicing and studying Yawanawa shamanism. I will employ two theoretical approaches to frame the analysis. The study locates in medical anthropology which examines concepts around health, illness and healing and their cultural and social diversity. I will refer to the framework of subjective theories of health by Schmid (2010, 2011) to view individual health-related understandings as subjective meaning-making frameworks that resemble but are not reduced to scientific medical theories. Indigenous relational philosophies of health comprise the second theoretical framework, through which the Yawanawa medical system and shamanism will be understood as consisting of the creation and management of harmonious relationships with both human and nonhuman actors. Literature review represents Amazonian shamanism as an interconnected world with a visible and invisible side. Health for indigenous peoples is based on a relational cosmovision where principles of right relationship and reciprocity are recreated at social, ecological and cosmological levels. Wellbeing is a co-created, shared resource as well as the result of successful negotiation with nonhuman beings with potentially conflicting interests. For the Yawanawa, health is defined through the balanced relations of bodies and souls that constitute a human person, as well as creating a distinct Yawanawa identity through embodied means. Traditional Yawanawa shamanism equally relies on the transformation of the body and its different capacities through removal and adding of substances. More recently, the changes occurring in Amazonian shamanic practices have been characterized by increased interconnectedness and exchange on a global level with an increase in shamanic tourism and neo-shamanic movements alongside the practice of indigenous shamanism. Non-local neo-shamanic activities, such as the ritual consumption of ayahuasca for self-healing, have been criticized as reflecting a western, individualistic worldview that does not recognize the relational, intersubjective dimensions of shamanism. Similarly, the elements of Amazonian shamanism undergo a translation that includes the medicalization and commercialization of ayahuasca as well as a tendency to psychologize shamanic experiences with nonhumans. Analysis of the interview data shows that the understandings of health of shamanic practitioners reflect a relational worldview that shares several elements with indigenous socio-philosophies of health. For the study participants, shamanism offers an alternative worldview and framework for understanding wellbeing compared to that of biomedicine characterized by scientific reductionism. A central effect of maintaining relational conceptions of health can be seen in an expanded view of the determinants of health. Individual wellbeing is defined holistically as the balance between the physical, psychological, social and spiritual dimensions of a person. At the same time consideration of elements and actors affecting health is spread horizontally to include relations between individual and their social and intergenerational ties, as well as ecological ties to the nonhuman world which includes other species as well as invisible beings of the spirit world. There is an individualistic orientation present whereby individual responsibility and autonomy are considered as important determinants of wellbeing. Interviewees also recognize some differences between their views and those of the Yawanawa regarding the agency of nonhuman beings. However, the study concludes that practicing and studying shamanism is not merely an egoistic pursuit for the study participants, but increased understanding of the principles of Amazonian shamanism and worldviews shows in an expanded awareness of relational ties in both shamanic cosmology as well as in interpersonal ties with the Yawanawa and Amazonian peoples. This is also reflected in the way the elements of healing in shamanism are understood as containing both subjective and intersubjective elements.
  • Kärppä, Mai (Helsingin yliopisto, 2020)
    Arctic peatlands are globally extensive and long-lasting storages of carbon and are therefore important ecosystems controlling global carbon cycling. Changes in climate affect peatlands’ ability to accumulate carbon through changes in hydrology and water table level, vegetation, soil temperature and permafrost thaw. As climate warming is projected mostly to northern and arctic regions, it may change the peatlands’ capacity to sequester and release carbon as carbon dioxide and methane. In this Master’s Thesis I studied how the past climate changes are reflected in carbon accumulation rates over the past millennia. Known climate anomalies, such as the Medieval Climate Anomaly, Little Ice Age and the last rapid warming starting from 1980, and their impact on average long-term apparent rate of carbon accumulation were studied from the peat proxies. 15 peat cores were collected from northern subarctic Swedish Lapland and from North-East European Russia. Cores were collected from the active peat layer above permafrost that is known to be sensitive to climate warming. Cores were dated with radiocarbon (14C) and lead (210Pb) methods and peat properties and accumulation patterns were calculated for one centimeter thick subsamples based on chronologies. The Little Ice Age and the last rapid warming affected the carbon accumulation rate considerably whereas for Medieval Climate Anomaly period the peat records did not show very distinctive response. During the Little Ice Age the carbon accumulation rates were low (median 10,5 g m-2v-1) but during the post-Little Ice Age and especially during the last warm decades after 1980 carbon accumulation rates have been high (median 48,5 g m-2v-1). Medieval Climate Anomaly had only a minor positive effect on accumulation rates. On average, the long-term apparent rate of carbon accumulation during the past millennia was 43,3 g m-2v-1 which is distinctly higher than the previously studied rate of 22,9 g m-2v-1 for northern peatlands (p-value 0,0003). Based on results it can be concluded that warm climate periods accelerated the carbon accumulation rate whereas during cold periods accumulation decelerated. Warm climate prolongs the growth period and accelerates the decomposition of peat; cold climate shortens the period of plant growth and thickens the permafrost layer in peatlands, respectively. However, peat layers that are formed after the Little Ice Age are incompletely decomposed which amplifies the carbon accumulation rate partly. Nevertheless, permafrost thawing has been shown to increase accumulation rates, as well. Studying past carbon accumulation rates helps to understand the peatland and carbon cycling dynamics better. Even though accumulation rates reveal a lot about carbon sequestration capabilities of peat, it does not indicate whether a peatland has been a carbon sink or a source.
  • Määttä, Tiia (Helsingin yliopisto, 2020)
    Methane (CH4) is a greenhouse gas with a great impact on global climate. In the soil, it is produced in anoxic and consumed in oxic conditions by microbes. Together with different methane transport mechanisms, methane production and consumption directly regulate the resulting soil methane flux. Boreal upland forests are generally considered to act as methane sinks due to high methane consumption. However, some studies have shown a boreal upland forest soil turning from a methane sink to a source after long-term abundant precipitation. This study aimed to examine the effects of soil moisture on CH4 flux from simulated increase in rainfall in a northern boreal upland forest soil, and how simultaneous soil temperature increase, organic litter addition and organic litter and root exclusion affect the temporal changes in flux. The study was conducted in Kenttärova forest in Kittilä, Finland in summer 2018. Split-plot design was used in the experiment with soil moisture being the main treatment variable and soil warming (T), organic litter addition (A) and organic litter and root exclusion (E) subtreatment variables. The design included two main plots: irrigation (I) and control (C), within which each subtreatment was replicated three times. In addition to the T, A and E manipulations, plots without additional manipulations (O) were included for the assessment of the effect of only soil moisture increase, and were replicated four times within both main plots. Methane flux was measured at least once a week using chamber method. Soil moisture and temperature were also continuously measured. The treatment effects were analysed using both autoregressive heterogeneous and autoregressive two-way analyses of variance, TukeyHSD method, variable correlations and Generalized Linear Models. The soil did not turn into a methane source but the results showed significant differences between the irrigation and control site, indicating a strong decreasing effect of soil moisture on soil CH4 sink in all treatment levels. All treatments had lowest uptake rates in August, possibly as a result from highest soil moisture levels. IA treatment was the most effective in producing low uptake rates possibly due to the reduction in gas diffusion. E treatments had contrasting results, IE showing increases in uptake rate by increases in soil moisture but the causes remained unsolved and the results were highly uncertain. T treatment had no effect on uptake likely due to a failure to create soil temperature differences and thus the interactions were not reliably analysed. The results suggest that the changes may have been more related to changes in methane consumption than production. Further research is needed especially for examining the combined effect of litter addition, soil moisture and soil temperature increase on methane flux with multiple temporal replications of the experiment.
  • Vuorinne, Ilja (Helsingin yliopisto, 2020)
    Biomassa, eli kasviaineksen määrä, on tärkeä muuttuja viljelykasvien kasvun seurannassa sekä arvioitaessa hiilen kiertoa. Kenttätöissä biomassaa voidaan arvioida kasveja vahingoittamatta hyödyntämällä allometrisia malleja. Suuremmassa mittakaavassa biomassaa voidaan kartoittaa kaukokartoitusmenetelmillä. Tässä tutkimuksessa arvioitiin Agave sisalanan eli sisalin lehtien kuivaa biomassaa. Sisal on trooppisilla ja subtrooppisilla alueilla viljeltävä monivuotinen kasvi, jonka lehdistä tuotetaan kuitua ja biopolttoainetta. Lehtibiomassan arvioimiseksi luotiin ensin allometrinen malli, minkä jälkeen biomassa mallinnettiin 8851 hehtaarin plantaasille Kaakkois-Keniassa käyttämällä Sentinel-2 multispektraalista satellittikuva-aineistoa. Allometrista mallia varten kerättiin 38:n lehden otos. Kasvin korkeuden ja lehden suurimman ympärysmitan avulla muodostettiin tilavuusarvio, jonka yhteyttä biomassaan mallinnettiin lineaarisella regressiolla. Muuttujien välille löytyi vahva log-log lineaarinen yhteys ja ristiinvalidointi osoitti, että mallin ennusteet ovat tarkkoja (R2 = 0.96, RMSE = 7.69g). Mallin avulla ennustettiin lehtibiomassa 58:lle koealalle, jotka muodostivat otoksen biomassan mallinnukseen Sentinel-2 kuvalla. Mallinnuksessa käytettiin yleistettyjä additiivisia malleja, joiden avulla tutkittiin lukuisten spektraalisten kasvillisuusindeksien yhteyttä biomassaan. Parhaaksi osoittautuivat indeksit, jotka laskettiin hyödyntämällä vihreää ja lähi-infrapunakanavaa, sekä ns. ”red-edge”-kanavia (D2 = 74%, RMSE = 4.96 Mg/ha). Keskeisin mallin selitysastetta heikentävä tekijä vaikutti olevan suuresti vaihteleva aluskasvillisuuden määrä. Hyödyntämällä parhaaksi todettua kasvillisuusindeksiä lehtibiomassa mallinnettiin koko plantaasin peltoalalle. Biomassa vaihteli 0 ja 45.1 Mg/ha välillä, keskiarvon ollessa 9.9 Mg/ha. Tämän tutkimuksen tuloksena syntyi allometrinen malli, jota voidaan käyttää sisalin lehtibiomassan arviointiin. Jatkotutkimuksissa tulisi ottaa huomioon myös kasvin muut osat, kuten varsi ja juuret. Biomassan mallinnus multispektraalisilla kasvillisuusindekseillä osoitti menetelmän toimivuuden sisalin biomassan kartoituksessa, mutta vaihtelevan aluskasvillisuuden todettiin heikentävän mallin suorituskykyä. Aluskasvillisuuden vaikutusta ja täydentäviä aineistolähteitä tulisi tutkia tulevaisuudessa. Plantaasin lehtibiomassan, ja näin ollen maanpäälle sitoutuneen hiilen määrä, on saman suuruinen, kuin alueen luonnollisella pensassavannilla. Sisal-plantaasin hiilen kierron kokonaisvaltainen ymmärtäminen vaatii kuitenkin lisätietoa kasvien ja maaperän hiilivuosta sekä maaperän hiilensitomisesta.

View more