Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta

 

Matemaattis-luonnontieteellisen gradut eivät ole muutamaan kuukauteen siirtyneet automaattisesti Heldaan.
Opinnäytetyöt on loka-marraskuun vaihteessa siirretty vanhalta opinnäytepalvelimelta E-Thesis-palvelimelle. Ennen automaattisen siirron käynnistämistä on mm. opinnäytteiden kuvailutiedot muutettava E-Thesis-palvelimen mukaisiksi.
Heldaan vielä siirtymättömätkin opinnäytetyöt ovat nähtävissä yliopiston kampuskirjastojen opinnäytekioski-koneilta. [2017-11-16]

Recent Submissions

  • Gibson, Clint (2017)
    Albert Einstein’s General Theory of Relativity radically transformed our understanding of gravitation. Along with this transformative view came several powerful predictions. One of these predictions, the deflection of light in a gravitational field, has proven in recent decades to be crucial to the study of cosmology. In this work we present the foundational theory of gravitational lensing, with a particular focus on the weak regime of lensing. Weak gravitational lensing produced by the large scale structure, called cosmic shear, induces percent level distortions in the images of distant galaxies. Gravitational lensing is of particular interest, since the image distortions are due to all of the matter in the large scale structure, including dark matter. We present the definitions of shear and convergence which are used to quantify the source galaxy image distortions, and discuss some techniques shown in literature which are used for measuring these quantities. This includes presenting the necessary derivations which connect these quantities to two particular classes of results: mass map reconstructions and cosmological parameter constraints. We present some results obtained in recent years: mass map reconstructions obtained using the Canada-France-Hawaii-Telescope Lensing Survey (CFHTLenS) and the Cosmological Evolution Survey (COSMOS), and constraints on the parameters Ω_m and σ_8 (the total matter density parameter and the power spectrum normalization) obtained using CFHTLenS, COSMOS, the Kilo Degree Survey (KiDS), and the Dark Energy Survey (DES). This includes some discussion of apparent tensions with results obtained from Planck (using observations of the cosmic microwave background—a completely different cosmological probe) and of some inconsistencies within the more recent survey results.
  • Myllys, Petri (2017)
    Tiimityöskentely on keskeinen ketterän ohjelmistokehityksen ominaispiirre. Joustavalle yhteistyölle ja muuttuviin tilanteisiin mukautuvalle kehitykselle on oleellista, että kehitystiimin jäsenet ja läheisimmät sidosryhmien edustajat ovat jatkuvassa vuorovaikutuksessa. Samassa tilassa työskenteleminen mahdollistaa hyvin tällaisen vuorovaikutuksen. Etätyöskentelylle ja erityisesti etäyhteistyöskentelylle on kuitenkin nähtävissä kasvava tarve ohjelmistotuotantoprojekteissa: työskentelyn geografinen hajauttaminen tuo muun muassa lisää vaihtoehtoja tiimien muodostamiseen ja vähentää yleisesti työskentelyn sidonnaisuutta tiettyyn paikkaan. Sekä kehitystiimien sisäisessä kommunikaatiossa että sidosryhmäkommunikaatiossa hyödynnetään usein jo tälläkin hetkellä erinäisiä etäyhteyksiä, mutta nykyiset kommunikaatioväylät ovat vajavaisia esimerkiksi yhteiseen, työn visualisointiin perustuvan työn organisoimisen näkökulmasta. Tämä aiheuttaa ristiriidan modernin ketterän kehityksen ja etäyhteistyöskentelyn välille ja edellyttää uudenlaisten etäyhteistyömenetelmien kehittämistä. Tutkielmassa tarkastellaan työn organisoimista ketterässä ohjelmistokehityksessä ja tämän suhdetta etätyöskentelyyn. Etäyhteistyön tukemista ketterän kehityksen kontekstissa tutkittiin kehittämällä web-pohjainen virtuaalitodellisuuteen perustuva sovelluskonstruktio, jonka fokuksena oli tyypillisten ketterälle kehitykselle ominaisten kokousten mahdollistaminen etäyhteistyöympäristössä. Konstruktion välityksellä havaittiin, että virtuaalitodellisuuden avulla voidaan saavuttaa uudenlaisia etuja perinteisiin etäyhteistyöväyliin nähden: virtuaalitodellisuus tarjoaa mahdollisuuden vuorovaikutuksen spatiaalisen aspektin huomioimiseen sekä artefaktien parissa yhdessä työskentelemisen yhdistämiseen yhdeksi kokonaisuudeksi äänipohjaisen kommunikoinnin kanssa. Toisaalta modernien web-teknologioiden suhde virtuaalitodellisuuteen ei ole ongelmaton, ja ratkaisumallin vaillinainen teknologinen maturiteetti edellyttää kompromisseja toteutustasolla.
  • Vuoriheimo, Tomi (2017)
    Accelerator mass spectrometry (AMS) is a technique developed from mass spectrometry and it is able to measure single very rare isotopes from samples with detection capability down to one atom in 10^16. It uses an accelerator system to accelerate the atoms and molecules to break molecular bonds for precise single isotope detection. This thesis describes the optimization of University of Helsinki’s AMS system to detect the rare radioactive isotope 14C from CO2 gas samples. Using AMS to detect radiocarbon is a precise and fast way to conduct radiocarbon dating with minimal sample sizes. Solid graphite samples have been in use before but as the ion source has been adopted to use also gaseous CO2 samples, optimizations must be made to maximize the carbon current and ionization efficiency for efficient 14C detection. Parameters optimized include cesium oven temperature, CO2 flow, carrier gas helium flow and their dependencies with each other. Both carbon current and ionization efficiency is looked at in the optimizations. The results are analyzed and discussed for further optimizations or actual measurements with gas. Ionization occurring in the ion source can be understood better with the results. Standard samples of CO2 were measured to determine the background and precision of the AMS system in gas use by comparing the results with literature. The current system was found to have tolerable background of 1.5% of the standard and the Fraction modern value of actual sample was 2.4% higher than values from literature. Ideas to improve background were discussed. A new theory of negative-ion formation in a cesium sputtering ion source by John S. Vogel is reviewed and taken into account in the discussion of optimization. Utilizing the theory, possible future upgrades to improve the ionization efficiency are presented such as cathode material choices to reduce competitive ionization and cesium excitation by laser.
  • Tarnanen, Ainokaisa (2017)
    Transportation in cities is facing the challenges of congestion and environmental impact caused by the increase in traffic flows. These issues can be reduced by promoting more sustainable transport modes, such as cycling. To increase its modal share, cycling has to be an attractive and competitive choice compared to other travel modes. Digital Geography Lab in University of Helsinki has developed comparable measures for modelling accessibility with different travel modes in Helsinki region. However, cycling is missing from the data because it has been previously modelled with simplistic assumptions of constant travel speed. Little research has been carried out to assess the applicability of this assumption. The main objective of this thesis is to develop a more realistic GIS model for calculating optimal routes and travel times of cycling in Helsinki region taking into account the feasibility of the model. Other objectives are to find out what factors affect cyclists’ travel speed and can the environmental factors be used as impedances in the travel time model, what kind of spatial differences the cycling speeds have, and how realistic it is to model cyclists’ travel times with constant speed on a regional scale. According to previous research, among the various things affecting cycling some of the main environmental factors are slope, junctions and traffic lights. The effects of these factors to cycling speeds in Helsinki region were analysed based on individual cycling routes and on a route and segment level from the whole data with linear regression models. GPS data of cycling was collected from volunteers who had been tracking their cycling in Helsinki region with mobile sports applications. Basic background information of the cyclists was also collected to analyse the variations in speed between different background variables. Road network for cycling and walking by Helsinki Region Transport was used as the modelling network. A GIS based map-matching method for the cycling GPS data was developed by applying a method developed for map-matching GPS data of cars. Slope was calculated for route segments using NLS 2 meter digital elevation model and the traffic light information was derived from Digiroad. Python scripts used in modelling are available on GitHub. The cycling speeds vary by cycling frequency: cyclists who stated to cycle almost every day of the week, 3-5 times a week, or a few times a week have median speeds of 24 km/h, 22 km/h and 18 km/h, respectively. Uphill slope and signalized junctions decelerate and downhill slopes accelerate cycling speeds on individual routes. Looking at the whole data, speed has a weak negative correlation between slope and different junction types. On a regional scale the effect of signalized junctions is the greatest, whereas uphill slope has the greatest effect on route-based mean speeds. The regression models do not explain the variation in cycling speeds very well (R2 ≈ 0.1) so a travel time model based on constant speeds corresponding to the different median speeds of frequent and less frequent cyclists was implemented on the network. Spatial examination shows that mean cycling speeds in parts of central Helsinki are 0.8 times slower than in rest of the area, so the cycling speeds of the model were slowed down on those segments. Slope, traffic lights and other junctions affect cycling speeds on an individual level but not on the regional scale. Based on model validation the travel times of the constant speed model correlate strongly with the real travel times of the GPS data. The model taking into account the slower parts of central Helsinki is marginally better but the difference is only slight and affecting only the routes going via the city centre. The difference in travel times caused by different constant speeds is much greater. Constant speed can hence be seen as an adequate assumption to model cyclists’ travel times in Helsinki region but the personal and spatial differences in cycling speeds should be taken into account.
  • Maasara, Juuso (2017)
    Kaksi Martinlaakson lukion vektorit-kurssin ryhmää otti keväällä 2017 käyttöön dynaamisen itsearviointityökalun, jonka tarkoitus on kehittää oppilaiden itsearviointitaitoa ja lisätä oppilaiden kykyä reflektoida oppimaansa. Oppilaiden itsearviointi oli koko kurssin kestävä jatkuva prosessi, jossa oppilaat täyttivät itsearviointitaulukkoa joka koostui kurssin tehtäviin perustuvista osaamisväittämistä. Oppilaat työskentelivät ryhmissä ja ryhmäläiset pystyivät seuraamaan toistensa etenemistä dynaamisesta itsearviointiyökalusta. Itsearviointitaitoa pidetään oppimisen kannalta tärkeänä, sillä oppiminen on hankalaa ilman oman toiminnan ja ajattelun tarkastelua ja säätelyä (Kohonen ja Leppilampi 1994). Tämä tutkimus pyrkii selvittämään oppilaiden kykyä arvioida omaa osaamistaan. Useissa aiemmissa tutkimuksissa on huomattu, että opiskelijoilla on taipumusta yli- tai aliarvioida omaa suoritustaan (Dunning ja Kruger 1999, Tejeiro et al 2012). Tämän tutkimuksen tulokset ovat linjassa aikaisempien tutkimusten kanssa siltä osin, että heikoiten suoriutuvat oppilaat arvioivat omaa osaamistaan selvästi yläkanttiin. Oppilaiden täyttämän itsearviointitaulukon perusteella pystyttiin myös tunnistamaan kaksi oppilastyyppiä: Heikosti suoriutuva oppilas, joka arvioi osaamistaan ylöspäin sekä hyvin tai keskitasoisesti suoriutuva oppilas, joka arvioi oman osaamisensa samalla tavalla kuin opettaja. Tutkimuksiin osallistuneilla kursseilla itsearviointi oli yksi tekijä joka vaikutti oppilaiden lopulliseen arvosanaan. Tejeiro kollegat (2012) huomasivat tutkimuksessaan, että jos itsearvioinnilla oli suora vaikutus arvosanaan, niin opiskelijat tapasivat arvioida oman osaamisensa tasoa selkeästi alas- tai ylöspäin. Haastattelututkimuksessa syyksi tähän nousi parempien arvosanojen tavoittelu. Tutkimuksessa pyritään myös selvittämään, minkälaiset tehtävät olivat oppilaiden itsearvioinnin perusteella kaikkein haastavimpia. Huomattiin, että käsitteellistä osaamista vaativat tehtävät olivat oppilaille hankalampia kuin proseduraalista osaamista vaativat tehtävät.
  • Rintamäenpää, Erika (2017)
    During the past few decades, online shopping has grown steadily and increased its share of all retail sales. As internet connections have become more common and the selection of available online services has diversified, an increasing number of consumers have started to purchase different products online. Buying online has many time-related benefits compared to traditional retail as it enables the consumer to make purchases whenever and wherever. Yet, online grocery retailing has been relatively small-scale in both Finland and abroad compared with other product categories. In the past few years, however, the competition has become more intense as the few dominant Finnish grocery retailers and several smaller businesses have developed their online business models. In this study, I focused on one of Finland’s leading grocery retailers, Kesko, and the customers and spatial characteristics of its online grocery services. The aim of this study was to find out 1) whether the accessibility of services affects the choice between an online store and a physical retail outlet in the case of grocery retail, 2) whether the widely accepted socio-economic characteristics of typical online shoppers find evidence in the case of choosing online grocery retail over a physical store or the frequency of online purchases and 3) how Kesko’s online grocery retail has spread in the Helsinki region during the couple of years it has been in operation and where its potential new market areas in the region are. The MetropAccess time-cost-matrix for the Helsinki Region was used for the accessibility calculations. Travel times were calculated from all inhabited cells in the area and only from Kesko’s online store’s customer cells to the closest Kesko grocery store and separately to the closest store when all grocery stores were taken into account in the Helsinki Region. In some previous studies, urban living environment and dense service network have been observed to increase the probability of being an online shopper whereas poor accessibility to services increases the intensity of online shopping. In other studies and national statistics data, a variety of socio-economic attributes have stood out as prominent characteristics of e-shoppers. These include: young age (age groups 25-34 and 35-39), higher education, student status and high income. In addition, I have included the percentage of underage children of a cell’s inhabitants in the analyses as Kesko’s own data points very clearly in the direction that families with children are an important customer group to online groceries. The socio-economic variables of the region’s inhabitants were mostly drawn from HSY’s SeutuCD 2015 and Tilastokeskus’ Paavo zip code data. I made correlation analyses on the YKR-grid level where the other variables were 1) the percentage of online customer households proportioned to cell’s population in the whole region and 2) the intensity of online shopping in customer cells proportioned to population, and the other variables were the socio-economic variables of the population and the travel-time accessibility of grocery stores. The statistically significant Spearman’s correlation coefficients were not very high, but weak connections between variables could be found. Customership of the online grocery store correlates negatively with travel time accessibility and the intensity of online shopping correlates positively with accessibility, which is in line with previous findings in the literature. Of the socio-economic variables chosen for this study, the ones that correlate the most with online shopping are income (with shopping intensity) and the percentage of 25-34- year olds (with customership). Finally, I analysed some potential future areas for growth for Kesko’s online grocery business in the Helsinki Region based on the previously mentioned socioeconomic variables and accessibility of grocery stores in the study area. One weakness of the study was the availability of detailed enough socio-economic data when compared to Kesko’s own YKR grid-level customer data. Some of the socioeconomic variables where derived from larger spatial units such as zip codes, which weakens the reliability of the correlation analyses. However, the grid-level examination is quite coarse for the capital region as well, and especially in this case, when the customer dataset itself was quite small. The accessibility of grocery stores is relatively good in the whole study area, so the study might not bring out the impacts of accessibility of physical services to online shopping as explicitly as might really be the case if the study was carried out in an area or with product categories where physical accessibility varies more. Moreover, the study may not have sufficiently considered the special characteristics of online grocery retailing when compared with other product types. Due to the marginal status of online grocery retailing, it has not yet been studied extensively in research literature. The results, however, do partly support previous findings of the connections between specific socioeconomic variables and the accessibility of services, and the customership of online stores and the intensity of online shopping activities.
  • Kurvinen, Joosa (2017)
    Tutkielmassa perehdytään tekoälyyn reaaliaikastrategiapeleissä sekä erityisesti tuotantojärjestyksen optimointiin. Tutkielmassa käydään läpi tähän ongelmaan aiemmin sovellettuja ratkaisuja sekä kehitetään uusia, joista pääpainon saa muurahaisoptimointi (Ant Colony Optimization, ACO). Algoritmista tehdyn aiemman tutkimuksen tarkastelun ja algoritmin toteutuksen jälkeen syvennytään sen metaoptimointiin sekä ennen suoritusta että suorituksenaikaisesti. Lopuksi vertaillaan kokeellisesti algoritmin eri versioiden suorituskykyä aiemmassa tutkimuksessa esitettyyn ratkaisuun ja todetaan se selvästi paremmaksi. Tutkielman tavoitteena on toisaalta esittää toistaiseksi paras ratkaisu tuotantojärjestyksen optimointiongelmaan, toisaalta inspiroida jatkotutkimusta sekä tuotantojärjestyksen optimointiin että laajemmin reaaliaikastrategiapelien tekoälyyn liittyen.
  • Heiskanen, Lauri (Helsingin yliopisto, 2017)
    This thesis is a study of the uncertainties related to the eddy covariance measurement technique on a forest ecosystem that is located in Hyytiälä, Southern Finland. The aim of this study is to analyze carbon dioxide and energy fluxes measured at two vertically displaced eddy covariance set-ups. In particular, to determine if the observed deviations between the set-ups could be linked with micrometeorological or biological variations or if they are resulted just by the stochastic nature of turbulence. The magnitude of uncertainties linked to eddy covariance technique are still under discussion and this thesis attempts to shed a light on these questions. The analysis is done to half hourly mean flux and meteorological data that was measured at the Hyytiälä SMEAR II –site in 2015 at the heights of 23.3 m and 33.0 m. Monthly, diurnal and cumulative variations of the fluxes are analyzed. A footprint model is used to analyze the flux correlation with the underlying vegetation. The flux dependence on atmospheric stability is also determined. The analysis shows that the annual cumulative difference of net ecosystem exchange (CO2 exchange) between the two measurement heights is estimated to be 49 gC m−2year−1 (17 % difference). The annual cumulative evapotranspiration difference is estimated to be 105 mm (29 % difference). There are no significant differences between the sensible heat fluxes. The difference between the measurement heights does not seem to influence significantly the flux estimations made with the eddy covariance method. However, the measurement results for latent heat flux acquired from the 33.0 m set-up are continuously smaller than those of the 23.3 m set-up.
  • Karjalainen, Emma Maria Kaarina (2017)
    Aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että asenteet ja motivaatio korreloivat matematiikan oppimisen ja osaamisen kanssa. Lisäksi tutkimuksissa on havaittu, että suomalaisten koululaisten asenteet heikkenevät alakoulusta yläkouluun siirryttäessä. Asenteiden ja motivaation ylläpitämistä ja parantaminen on tutkimusten mukaan tärkeää. Kehittämistutkimuksen tavoitteena oli kehittää materiaali, eli virtuaalinen matematiikkakerho, joka pystyisi vastaamaan näihin haasteisiin. Tässä tutkimuksessa kartoitetaan, miten asenteet ja motivaatio vaikuttavat matematiikan opiskeluun sekä kerrotaan miten virtuaalisen matematiikkakerhon kehittäminen on saanut alkunsa ja miten se on edennyt viime vuosina. Lisäksi tutkimuksessa selvitetään, miten kehitetty materiaali oppilaskyselyn perusteella vastasi suunnittelun lähtökohtina olleita tavoitteita: a. paransi oppilaiden asenteita matematiikkaa kohtaan ja b. lisäsi oppilaiden motivaatiota matematiikan opiskelua kohtaan. Tutkimukseen osallistui oppilaita kahdesta eri yläkoulusta. Aineistosta karsittiin pois sellaiset vastaajat, jotka olivat vastanneet vain jompaankumpaan kyselyyn, jolloin tutkimusaineistoon jäi 36 oppilaan vastaukset. Suurin osa tutkimukseen osallistuneista oppilaista oli 7. luokalla. Tutkimus toteutettiin verkkokyselynä e-lomakkeessa kahdessa osassa: ensimmäinen osa ennen kerhon aloittamista ja toinen osa kerhoon osallistumisen jälkeen. Tutkimuksen toisessa osassa kysyttiin samat kysymykset kuin ensimmäisessäkin osassa sekä mielipiteitä kerhon toteutuksesta ja tehtävistä jatkokehityksen tueksi. Tutkimuslomakkeiden kysymyksissä oli sekä avoimia kysymyksiä että monivalintakysymyksiä. Vastauksiksi saatiin sanoja, lauseita sekä numeerista dataa. Monivalintakysymykset oli toteutettu 4- sekä 5-portaisina likert-asteikkoina. Tutkimusaineisto ja palautteet kerhon kehittämisestä on analysoitu aineistolähtöisellä sisällönanalyysillä. Asennetta mittaavissa väitteissä ei tapahtunut paljonkaan muutoksia ja väitteisiin suhtauduttiin molemmissa kyselyissä suurimmaksi osaksi positiivisesti. Motivaatiota mittaavissa kysymyksissäkään ei saatu suuria muutoksia, mutta joitakin pieniä muutoksia positiiviseen oli havaittavissa. Muutama oppilas tuntui kerhon myötä huomaavan, että tuleekin tarvitsemaan matematiikkaa tulevassa ammatissaan, ja että matematiikan osaaminen auttaa työhön pääsemisessä. Kuitenkin halu matematiikan parissa työskentelyyn väheni kerhon aikana. Kerho koettiin kuitenkin positiivisena, sillä suurin osa kyselyyn vastanneista oppilaista piti kerhosta ja sen aikana tehtävistä toiminnallisista tehtävistä. Lisäksi yli puolet, noin 67 prosenttia, vastanneista haluaisi osallistua kerhoon uudelleen. Kerhon avulla voidaan tarjota oppilaille mielekkäitä kokemuksia ja onnistumisen tunteita matematiikan parissa.
  • Vehmanen, Eero (2017)
    Järjestelmän kykyä havainnoida ja käsitellä sen omia rakenteitaan ja mekanismejaan kutsutaan refleksiivisyydeksi. Vaikka ohjelmointikielet ovat sisältäneet refleksiivisyyttä tukevia piirteitä eli metapiirteitä jo vuosikymmeniä, refleksiivisyyden merkitys ohjelmistotuotannossa pysyi pitkään vaatimattomana. Paljon metapiirteitä sisältävien skriptikielten suosion kasvun myötä refleksiivisyyden merkitys on kasvanut auttaen ohjelmoijia luomaan joustavia, helposti ylläpidettäviä ja muokattavia ohjelmia. Tässä tutkielmassa tarkastellaan ja vertaillaan kolmen suositun skriptikielen - Pythonin, Rubyn ja JavaScriptin - metapiirteitä, tarkoituksena löytää niiden hyötyjä, ongelmia ja käyttötapoja. Vertailua on tehty ratkaisemalla kaikilla kolmella kielellä kirjoittajan laatimia ohjelmointitehtäviä, jotka edustavat kirjallisuudessa ja tässä tutkielmassa esille tulleita refleksiivisyyden hyötyjä. Lisäksi metapiirteiden eroja esitellään havainnollistavan taulukon avulla. Python ja Ruby sisältävät suuren määrän hyödyllisiä metapiirteitä. Yksinkertaisempi JavaScript tarjoaa vähemmän metapiirteitä, mutta uudessa ECMAScript 6 -spesifikaatiossa määritelty refleksiivinen arkkitehtuuri parantaa kielen refleksiivisyyttä valtavasti.
  • Patomäki, Sofia (2017)
    In a quantum computer, the information carriers, which are bits in ordinary computers, are implemented as devices that exhibit coherent superpositions of physical states and entanglement. Such components, known as quantum bits or \textit{qubits}, can be realized with various different types of two-state quantum systems. Quantum computers will be built for computational speed, with hoped for applications especially in cryptography and in other tasks where classical computers remain inefficient. Circuit quantum electrodynamics (cQED) is a quantum-computer architecture which employs superconducting electronic components and microwave photon fields as building blocks. Compared to cavity quantum electrodynamics (CQED), where atoms are trapped in physical cavities, cQED is more attractive in that its qubits are tunable and conveniently integrable with the electronics already in use. This architecture has shown some of the most promising qubit designs, despite their coherence times reaching tens of microseconds, are still below the state of the art with spin qubits, which reach milliseconds. Coherence times are historically the most relevant parameters describing the fitness of a qubit, although these days not necessarily the limiting factor. This thesis presents a comprehensive set of theoretical and experimental methods for measuring the characteristic parameters of superconducting qubits. We especially study transmission-line-shunted plasma oscillation qubits, or transmons, and presents experimental results for a single sample. Transmon capacitively couples a superconducting quantum interference device (SQUID) with a coplanar waveguide (CPW) resonator, often with added frequency tunability utilizing an external magnet. The number of superconducting charge carriers tunnelled through a junction in the SQUID are used as qubit degrees of freedom. Readout of the qubit state is carried out by measuring transmission through the CPW. A cryogenic setup is employed with measurement and driving pulses delivered from microwave sources. Steady-state spectroscopy is employed to determine the resonance frequencies of the qubit and the resonator, qubit-resonator coupling constants, and the energy parameters of the qubit. Pulse-modulated measurements are employed to determine the coherence times of the qubit. The related analysis- and simulation programs and scripts are collected togithub.com/patomaki.
  • Karttunen, Anni (2017)
    The national meteorological service (NMS) is the nation's main, and often only, official establishment that is in charge of the production and obtaining of meteorological observations, products and services. The fundamental mission of NMS is to monitor and research national weather and climate conditions in a global context and fulfill its national and international tasks and standards. These duties are set by the world meteorological organizations (WMO), international agreements, NMS's directives and mandate and by the national legislation. Standards set by WMO are internationally applying and uniform for all members. These standards are drafted according to the weakest member's capacity hence they can be regarded as the international minimum standards for NMS. Tasks for NMS should be set at a national level and preferably reinforced with national legislation. WMO has set the following areas as most relevant for the nation to provide meteorological services to; protection of life and property, safeguarding the environment, contributing to sustainable development, promoting long-term observation and collection of data, promotion of endogenous capacity-building, meeting international commitments and contributing to international cooperation. All production of meteorological products and services needs reliable observations of the current state of the atmosphere. Nationally weather and climate observation infrastructure (surface and upper air observations) is operated and maintained by the NMS. A part of the observations is distributed globally in a WMO operated observation network. The free sharing of data is the core of international cooperation between NMSs, and has proven out to be beneficial for all parties involved and enables global weather and climate service production. At national scale, warning services are considered to be the most important service provided by the NMS. The capabilities of different NMSs differ a lot. Countries with highly developed NMS can provide a broad range tailor made services for an international clientele, whereas developing countries and least developed countries struggle to maintain basic observation infrastructure and face difficulties finding competent staff. Developing countries typically offer the bare minimum of weather and climate services, which usually covers only the most critical warning services and even the production of basic climatological services can be challenging. These NMSs need modernization in their capacity. This thesis aims to provide a general view of the minimum standards set for NMS and function as a help when assessing capacity-building cases. The topic is analyzed using information from previous publications, WMO reports and surveys, NMS published contents and interviews of selected key persons. The scope is limited to the WMO member countries.
  • Kouki, Kerttu (2017)
    Tutkimukseni tavoitteena oli selvittää, miten kasviperäisten hiukkasten määrä muuttuu Amazonilla ilmaston lämmetessä ja miten se vaikuttaa Amazonin ilmastoon. Hallitustenvälisen ilmastonmuutospaneelin (IPCC) mukaan merkittävimmät epävarmuudet ilmastonmuutoksessa liittyvät aerosoleihin, ja luonnolliset aerosolit aiheuttavat suuremman epävarmuuden ilmastoon kuin antropogeeniset aerosolit. Amazonin sademetsä on erityisen sopiva kasviperäisten hiukkasten tutkimiseen ja tutkimuskysymykseni kannalta kiinnostava, sillä etenkin sadekaudella valtaosa aerosoleista on kasviperäisiä. Tutkimusaineistona käytettiin satelliittien keräämiä havaintoja, joiden avulla määritettiin lämpötila (LST, engl. land surface temperature), aerosolien määrä ilmakehässä (AOD, engl. aerosol optical depth) sekä eri pienhiukkaslähteitä. Samat lähteet, jotka tuottavat pienhiukkasia ilmakehään, päästävät sinne myös hivenkaasuja. Erilaiset lähteet tuottavat erilaisia pienhiukkasia ja kaasuja, joten yhdistämällä havaintoja pienhiukkasista ja hivenkaasuista voidaan niiden lähteet selvittää luotettavammin. LST ja AOD määritettiin AATSR:n (Advanced Along-Track Scanning Radiometer) havaintojen avulla. Pienhiukkaslähteiden tunnistamiseen käytettiin OMI:n (Ozone Monitoring Instrument) keräämiä havaintoja typpidioksidista (NO2) ja formaldehydistä (HCHO) sekä AIRS:n (Atmospheric Infrared Sounder) havaintoja hiilimonoksidista (CO). Tulosteni mukaan pienhiukkasten määrä vaihtelee Amazonilla vuoden aikana varsin paljon: sadekaudella hiukkasten määrä on hyvin vähäinen, kun taas kuivalla kaudella määrä kasvaa moninkertaiseksi laajojen metsäpalojen seurauksena. Voisi olettaa, että lämpimämpinä aikoina myös metsäpalot lisääntyisivät, mutta tulosten mukaan palokaudella pienhiukkasten määrä pienenee lämpötilan noustessa. Suuri osa paloista on kuitenkin ihmisen sytyttämiä, joten myös ihmistoiminnalla on merkittävä vaikutus palokauden hiukkasiin. Hiilimonoksidia ja formaldehydiä muodostuu sadekaudella pääosin kasviperäisistä lähteistä, ja erityisesti hiilimonoksidin määrän havaittiin korreloivan positiivisesti lämpötilan kanssa, mikä viittaa kasviperäisten hiukkasten määrän kasvuun lämpötilan noustessa. Sadekaudella suurin osa hiukkasista on kasviperäisiä ja silloin AOD:n lämpötilariippuvuus on 0,008 ± 0,015 K-1, joten kasviperäisten hiukkasten suora säteilyvaikutus on siten –0,22 ± 0,40 Wm-2K-1 pilvettömälle taivaalla ja –0,08 ± 0,16 Wm-2K-1, kun pilvien osuus on 60 % koko taivaasta. Lämpötilan noustessa kasviperäiset hiukkaset siis todennäköisesti aiheuttavat negatiivisen säteilypakotteen ja siten hillitsevät ilmaston lämpenemistä. Toisaalta tulokseni kuitenkin osoittavat, että metsäpalot ovat hiukkasten merkittävin lähde Amazonilla, sillä metsäpalojen yhteydessä esiintyy merkittävästi luonnollista tasoa enemmän hiukkasia. Metsäpaloista syntyneet hiukkaset todennäköisesti määrittelevätkin AOD:n muutokset myös tulevaisuudessa.
  • Liutu, Aino (2017)
    Kun vakuutusyhtiön alkupääoma ja vakuutusmaksut korkoineen eivät riitä vahinkojen korvaamiseen, tapahtuu vararikko. Vararikkotodennäköisyyksien laskeminen täsmällisesti on haastavaa, mutta tekemällä oletuksia vakuutuskannasta vararikkotodennäköisyydelle on pystytty johtamaan arvioita. Tämän tutkielman tarkoitus on löytää arvio äärettömän aikajänteen vararikkotodennäköisyydelle siinä tilanteessa, kun paras jakauma vahinkojen suuruuksien arvioimiselle on paksuhäntäinen ja kun vakuutusyhtiön on mahdollista saada varoillensa riskitöntä sijoitustuottoa. Tarkastelu on rajattu niihin paksuhäntäisiin jakaumiin, joiden häntä on säännöllisesti vaihteleva. Tutkielmassa on pyritty esittämään esimerkkejä aiheen selventämiseksi ja lisäksi päätulosta havainnollistetaan simuloimalla vararikkotodennäköisyyttä eräässä esimerkkitapauksessa. Kokonaisvahinkomäärän arvioimisessa käytetään yleisesti Cramér-Lundbergin mallia. Siinä vahinkojen tapahtumishetkiä ja niiden suuruuksia käsitellään erillisinä, toisistaan riippumattomina prosesseina. Vahinkojen suuruuksia voidaan mallintaa erilaisten jakaumien avulla riippuen vakuutuskannan erityispiirteistä. Monissa vakuutuslajeissa suurten vahinkojen tapahtuminen on normaalia todennäköisempää. Tällöin vahinkojen suuruuksia voidaan mallintaa paksuhäntäisten jakaumien avulla, koska niissä ääriarvojen sattumistodennäköisyys on suhteellisen suuri. Osa paksuhäntäisistä jakaumista on säännöllisesti vaihtelevia eli niiden häntäfunktiot käyttäytyvät rajalla samoin. Tässä tutkielmassa paksuhäntäisyyden tarkastelussa käytetään hyväksi säännöllisen vaihtelun käsitettä. Perusesimerkkinä paksuhäntäisestä ja säännöllisesti vaihtelevasta jakaumasta käytetään Pareto-jakaumaa. Tutkielman päälähde on Claudia Klüpperbergin ja Ulrich Stadtmüllerin artikkeli Ruin Probabilities in the Presence of Heavy-Tails and Interest Rates (1998), jossa todistus vararikkotodennäköisyyden arviolle tutkielmassa tehdyin oletuksin on alun perin esitetty.