Filter Likelihood as an Observation-Based Verification Metric in Ensemble Forecasting

In numerical weather prediction (NWP), ensemble forecasting aims to quantify the flow-dependent forecast uncertainty. The focus here is on observation-based verification of the reliability of ensemble forecasting systems. In particular, at short forecast lead times, forecast errors tend to be relatively small compared to observation errors and hence it is very important that the verification metric also accounts for observational uncertainties. This paper studies the so-called filter likelihood score which is deep-rooted in Bayesian estimation theory and fits naturally to the filtering setup of NWP. The filter likelihood score considers observation errors, ensemble mean skill, and ensemble spread in one metric. Importantly, it can be made multivariate and effortlessly expanded to simultaneous verification against all observation types through the observation operators contained in the parental data assimilation scheme. Here observations from the global radiosonde network and satellites (AMSU-A channel 5) are included in the verification of OpenIFS-based ensemble forecasts using different types of initial state perturbations. Our results show that the filter likelihood score is sensitive to the ensemble prediction system quality and compares consistently with other verification metrics such as the relationships between ensemble spread and ensemble mean forecast error, and Dawid-Sebastiani score. Our conclusion is that the filter likelihood score provides a very well-behaving verification metric, that can be made truly multivariate by including covariances, for ensemble prediction systems with a strong foundation in estimation theory.Peer reviewe

Left ventricular non-compaction as a potential source for cryptogenic ischemic stroke in the young : A case-control study

Background Up to 50% of ischemic strokes in the young after thorough diagnostic work-up remain cryptogenic or associated with low-risk sources of cardioembolism such as patent foramen ovale (PFO). We studied with cardiac magnetic resonance (CMR) imaging, whether left ventricular (LV) non-compaction-a possible source for embolic stroke due to sluggish blood flow in deep intertrabecular recesses-is associated with cryptogenic strokes in the young. Methods Searching for Explanations for Cryptogenic Stroke in the Young: Revealing the Etiology, Triggers, and Outcome (SECRETO; NCT01934725) is an international prospective multicenter case-control study of young adults (aged 18-49 years) presenting with an imaging-positive first-ever ischemic stroke of undetermined etiology. In this pilot substudy, 30 cases and 30 age- and sex-matched stroke-free controls were examined with CMR. Transcranial Doppler (TCD) bubble test was performed to evaluate the presence and magnitude of right-to-left shunt (RLS). Results There were no significant differences in LV volumes, masses or systolic function between cases and controls; none of the participants had non-compaction cardiomyopathy. Semi-automated assessment of LV non-compaction was highly reproducible. Non-compacted LV mass (median 14.0 [interquartile range 12.6-16.0] g/m(2)vs. 12.7 [10.4-16.6] g/m(2), p = 0.045), the ratio of non-compacted to compacted LV mass (mean 25.6 +/- 4.2% vs. 22.8 +/- 6.0%, p = 0.015) and the percentage of non-compacted LV volume (mean 17.6 +/- 2.9% vs. 15.7 +/- 3.8%, p = 0.004) were higher in cases compared to controls. In a multivariate conditional logistic regression model including non-compacted LV volume, RLS and body mass index, the percentage of non-compacted LV volume (odds ratio [OR] 1.55, 95% confidence interval [CI] 1.10-2.18, p = 0.011) and the presence of RLS (OR 11.94, 95% CI 1.14-124.94, p = 0.038) were independently associated with cryptogenic ischemic stroke. Conclusions LV non-compaction is associated with a heightened risk of cryptogenic ischemic stroke in young adults, independent of concomitant RLS and in the absence of cardiomyopathy.Peer reviewe

Right atrium and cryptogenic ischaemic stroke in the young : A case-control study

Publisher Copyright: © 2021 BMJ Publishing Group. All rights reserved.Background Recent studies suggest left atrial (LA) dysfunction in cryptogenic stroke. We studied the dynamics of right atrium (RA) and right atrial appendage (RAA) in young adults with cryptogenic stroke. We hypothesised that bi-atrial dysfunction and blood stagnation might contribute to thrombosis formation in patients with patent foramen ovale (PFO), as deep venous thrombosis is detected only in the minority of patients. Methods Thirty patients (aged 18-49) with a first-ever cryptogenic stroke and 30 age-matched and sex-matched stroke-free controls underwent cardiac magnetic resonance (CMR) imaging. An approach to estimate the RAA volume was developed, using crista terminalis and pectinate muscles as anatomical landmarks. Atrial expansion indices were calculated as (maximal volume - minimal volume) ×100%/minimal volume. Total pulmonary to systemic blood flow ratio (Qp/Qs) was based on phase contrast CMR. Right-to-left shunt (RLS) was evaluated with transoesophageal echocardiography in 29 patients and transcranial Doppler in 30 controls, moderate-to-severe RLS considered as clinically significant. Results We found that RA and RAA volumes were similar between patients and controls. Also, RA expansion index was similar, but RAA (95.6%±21.6% vs 108.7%±25.8%, p=0.026) and LA (126.2%±28% vs 144.9%±36.3%, p=0.023) expansion indices were lower in patients compared with controls. Seven (24%) of 29 patients had an RLS compared with 1 (3%) of 30 controls (p=0.012). Among 59 study subjects, RLS was associated with lower RA (81.9%±15.9% vs 98.5%±29.5%, p=0.030), RAA (84.7%±18% vs 105.6%±24.1%, p=0.022), LA (109.8%±18.6% vs 140.1%±33.7%, p=0.017) and LAA (median 102.9% (IQR 65.6%-121.7%) vs 229.1% (151.8%-337.5%], p=0.002) expansion indices and lower Qp/Qs ratio (0.91±0.06 vs 0.98±0.07, p=0.027). Conclusions This study suggests bi-atrial dysfunction in young adults with cryptogenic stroke, associated with moderate-to-severe RLS. Dysfunction of the atria and atrial appendages may be an additional mechanism for PFO-related stroke. Trial registration number NCT01934725.Peer reviewe

Revisiting left atrial volumetry by magnetic resonance imaging : the role of atrial shape and 3D angle between left ventricular and left atrial axis

Background Accurate measurement of left atrial (LA) volumes is needed in cardiac diagnostics and the follow up of heart and valvular diseases. Geometrical assumptions with 2D methods for LA volume estimation contribute to volume misestimation. In this study, we test agreement of 3D and 2D methods of LA volume detection and explore contribution of 3D LA axis orientation and LA shape in introducing error in 2D methods by cardiovascular magnetic resonance imaging. Methods 30 patients with prior first-ever ischemic stroke and no known heart disease, and 30 healthy controls were enrolled (age 18-49) in a substudy of a prospective case-control study. All study subjects underwent cardiac magnetic resonance imaging and were pooled for this methodological study. LA volumes were calculated by biplane area-length method from both conventional long axis (LAV(AL-LV)) and LA long axis-oriented images (LAV(AL-LA)) and were compared to 3D segmented LA volume (LAV(SAX)) to assess accuracy of volume detection. 3D orientation of LA long axis to left ventricular (LV) long axis and to four-chamber plane were determined, and LA 3D sphericity indices were calculated to assess sources of error in LA volume calculation. Shapiro-Wilk test, Bland-Altman analysis, intraclass and Pearson correlation, and Spearman's rho were used for statistical analysis. Results Biases were - 9.9 mL (- 12.5 to - 7.2) for LAV(AL-LV) and 13.4 (10.0-16.9) for LAV(AL-LA) [mean difference to LAV(SAX) (95% confidence interval)]. End-diastolic LA long axis 3D deviation angle to LV long axis was 28.3 +/- 6.2 degrees [mean +/- SD] and LA long axis 3D rotation angle to four-chamber plane 20.5 +/- 18.0 degrees. 3D orientation of LA axis or 3D sphericity were not correlated to error in LA volume calculation. Conclusions Calculated LA volume accuracy did not improve by using LA long axis-oriented images for volume calculation in comparison to conventional method. We present novel data on LA axis orientation and a novel metric of LA sphericity and conclude that these measures cannot be utilized to assess error in LA volume calculation.Peer reviewe

Terpene emissions from boreal wetlands can initiate stronger atmospheric new particle formation than boreal forests

Aerosols and their interaction with clouds constitute the largest uncertainty in estimating the radiative forcing affecting the climate system. Secondary aerosol formation is responsible for a large fraction of the cloud condensation nuclei in the global atmosphere. Wetlands are important to the budgets of methane and carbon dioxide, but the potential role of wetlands in aerosol formation has not been investigated. Here we use direct atmospheric sampling at the Siikaneva wetland in Finland to investigate the emission of methane and volatile organic compounds, and subsequently formed atmospheric clusters and aerosols. We find that terpenes initiate stronger atmospheric new particle formation than is typically observed over boreal forests and that, in addition to large emissions of methane which cause a warming effect, wetlands also have a cooling effect through emissions of these terpenes. We suggest that new wetlands produced by melting permafrost need to be taken into consideration as sources of secondary aerosol particles when estimating the role of increasing wetland extent in future climate change. Boreal wetlands emit terpenes which initiate atmospheric new particle formation to an even greater degree than is usually seen over boreal forests, according to direct measurements of volatile organic compounds from a Finnish wetland.Peer reviewe

Suomen LULUCF-sektorin 2021–2025 velvoitteen toteutuminen

Tämä työ on tehty Luonnonvarakeskuksessa Maa- ja metsätalousministeriön toimeksiannosta. Toimeksianto oli: Laaditaan selvitys syistä, miksi vuotta 2021 koskevissa kasvihuonekaasuinventaarion pikaennakkotiedoissa, jotka julkistettiin 06/2022, maankäyttösektori oli muuttunut päästölähteeksi, ja mitä se tarkoittaa 2021–2025 EU LULUCF-velvoitteen toteutumisen osalta. Ilmasto- ja energiaministeriryhmä tarkastelee selvityksen pohjalta tarvittavia lisätoimia. Toimeksiantoa tarkennettiin siten, että vuoden 2021 tilannetta tarkasteltiin käyttäen kasvihuonekaasuinventaarion ennakkotietoja LULUCF-sektorin päästöistä ja poistumista (14.12.2022) pikaennakkotietojen sijaan. 1. Vuoden 2021 kasvihuonekaasuinventaarion ennakontiedon mukaan LULUCF-sektorin nielujen muuttuminen päästöksi johtuu puuston kasvun ja poistuman erotuksen pienenemisestä lisääntyneiden hakkuiden ja alentuneen kasvun vuoksi. Metsät ovat edelleen nettonielu, mutta se oli laskenut niin alhaiseksi, ettei se kata muiden maankäyttöluokkien päästöjä. 2. Mäntymetsien ikärakenne on kehittynyt siten, että kasvu alenee. Metsien ikärakenne, kaikki puulajit huomioiden, selittää noin viidenneksen VMI12:n ja VMI13:n välillä havaitusta 4,5 miljoonan kuutiometrin kasvun alenemasta. Ikärakenteen puolesta puuston kasvu todennäköisesti pysyy nykyisellä tasolla tai voi edelleen hieman alentua lähivuosina. 3. Männyllä on ollut kolme heikkoa kasvukautta (2018–2020). Etelä-Suomessa nämä kasvukaudet ovat olleet poikkeuksellisen kuivia. Pohjois-Suomessa vain kasvukausi 2018 oli poikkeuksellisen kuiva, mutta vuosien 2019 ja 2020 kasvuntasoa on Pohjois-Suomessa heikentänyt männyn voimakas käpytuotanto. Useamman vuoden heikot kasvukaudet eivät ole todennäköisiä, mutta vaikka lähivuosina kasvukaudet olisivat keskimääräistä parempia, vuosien 2018–2020 heikompi männyn kasvu säilyy VMI13:n kasvutuloksissa. Nykyisellä hakkuiden tasolla kasvu voi lähivuosina nousta vain, jos ympäristötekijät (kasvukauden pituus, lämpösumma, sademäärä) ovat suotuisat. 4. Kasvihuonekaasuinventaarion ennakkotietojen mukaan tililuokan hoidettu metsämaa, sisältäen puutuotteet, hiilinielu oli -11,4 milj. t CO2-ekv., kun metsien vertailutaso kaudelle 2021–2025 on -29,4 milj. t CO2-ekv. vuodessa. Vertailutasoon tullaan tekemään inventaarion ja vertailutasolaskennan menetelmäeroista johtuvia teknisiä korjauksia. 5. Muussa maankäytössä ei arvioida tapahtuvan merkittäviä kauden 2021–2025 laskentatulokseen vaikuttavia muutoksia. Tämä koskee erityisesti EU-LULUCF-tilinpitoa. Vaikka maatalousmaihin kohdistuvat kosteikkotoimenpiteet muuttaisivat alueen maankäytön pois maataloudesta, tilinpidossa se tulee pysymään tililuokissa hoidettu viljelysmaa tai hoidettu ruohikkoalue. Metsityksen lisäämiseksi tehtävät toimet tulevat aikanaan vaikuttamaan hoidetun metsämaan nieluun enemmän kuin tililuokkaan metsitetyt alueet. Metsäkatoa ehkäisevien toimien vaikutus sen sijaan olisi välitön, mutta suunnitellut toimet eivät ennätä vaikuttaa vuosiin 2021–2025. 6. Vuoden 2022 teollisuuspuun hakkuut olivat lokakuun loppuun mennessä 3 prosenttia alemmat kuin vuonna 2021, mutta loppuvuoden 2022 aikana hakkuiden kokonaismäärä voi saavuttaa vuoden 2021 tason. Kotimaisen puun käyttö on lisääntynyt ja lisääntynee lähivuosina edelleen teollisuuden uusien investointipäätösten sekä Venäjältä tapahtuneen puuntuonnin loppumisen myötä. Tämän selvityksen pohjalta arvioidaan, että metsien hiilinielu kaudella 2021–2025 jää 50–100 miljoonaa CO2-ekvivalentti-tonnia pienemmäksi kuin vertailutaso. Arvio ei sisällä vertailutasoon tehtävien ns. teknisten korjausten vaikutusta. 7. Metsien hiilinielun aleneminen vaikeuttaa LULUCF-sektorin velvoitteen saavuttamista kaudella 2021–2025. Toteutuneen metsänielun ollessa 50–100 miljoonaa CO2-ekvivalenttitonnia ja muusta maankäytöstä aiheutuvien päästöjen ollessa nykytasolla, joudutaan metsäjouston ja Suomen erillisjouston lisäksi hankkimaan puuttuvat yksiköt muilta jäsenmailta tai kompensoimaan taakanjakosektorin yksiköillä. Tässä selvityksessä tarve arvioidaan noin 50–80 miljoonaan CO2-ekvivalenttitonnin suuruiseksi

Joukkoliikenteen linjastosuunnittelun tuotantostrategian muodostaminen

Joukkoliikenne on yksi yhteiskunnan peruspalveluista, mutta sen lisäksi se luo edellytyksiä kaupunkiseutujen elinvoimalle ja taloudelliselle kasvulle. Korkeatasoisiin joukkoliikennepalveluihin panostaminen vaatii yhteiskunnalta paljon resursseja, ja on pystyttävä päättämään, miten rajallisia resursseja hyödynnetään. Tehtävänä oli muodostaa joukkoliikenteen linjastosuunnittelun tuotantostrategia. Tämän taustaksi selvitettiin, millainen rooli linjastosuunnittelulla on osana joukkoliikenteen kokonaispalvelua, mitä linjastosuunnittelun päämääriä tukevia valintoja suunnittelussa voidaan tehdä ja mitkä ovat joukkoliikennepalvelun ja linjastosuunnittelun päämäärät. Tuotannon strategista johtamista käsittelevään kirjallisuustutkimukseen pohjautuen luotiin linjastosuunnittelun tuotantostrategian kehikko. Kehikkoa täydennettiin esimerkeillä pohjoismaisilla kaupunkiseuduilla tehdyistä linjastosuunnittelua koskevista tuotannollisista päätöksistä, minkä jälkeen kehikkoa sovellettiin joukkoliikenteen linjastosuunnittelun tuotantostrategian muodostamisessa. Lisäksi esitetään ehdotuksia jatkotoimiksi, joilla linjastosuunnittelun strategista johtamista ja päätöksentekoa voisi kehittää. Pohjoismaisten kaupunkiseutujen joukkoliikenteen tuotantoa yhdistävät linjaston segmentointi, yksinkertaistettu linjastorakenne ja liikennemuotojen yhteensovittaminen. Eroja havaittiin siinä, miten eri kaupunkiseuduilla on päätetty huolehtia joukkoliikennepalveluista alueilla, joiden kysyntä on esimerkiksi pienen asukastiheyden vuoksi vähäinen. Resurssien kohdentamiseksi tavoitellulla tavalla voi tuotannon päämäärien saavuttamista mitata luotettavuutta, matka-aikaa, matkustusväljyyttä, linjaston pysyvyyttä, tuotannon joustavuutta, tuottavuutta ja kustannustehokkuutta koskevin tunnusluvuin.Public transport is one of the basic services of society. In addition, it also creates prerequisites for the vitality and the economic growth of urban areas. Investments in high quality public transport services require a lot of resources from the society. Therefore, decisions need to be made on how to make use of these limited resources. The task was to form the operations strategy for public transport network planning. As a background it was clarified what the role of network planning as a part of the public transport service production is, what goal supporting decisions can be made in network planning and what the performance indicators of public transport network planning are. Based on a literature review on strategic management of operations, an operations strategy framework for public transport network planning was defined. The framework was complemented with examples of operational decisions on network planning in the Nordic urban areas. Then, the framework was applied to form the operations strategy for public transport network planning. Additionally, proposals for follow-ups are suggested to develop strategic management and decision making in network planning. In the Nordic urban areas studied, the segmentation of the public transport network, a simplified network structure and co-operation of transport modes are common features of the public transport operations. Differences were observed in how different urban areas have decided to take care of the public transport services in low demand areas. To target the limited resources on a desirable way, following performance indicators can be used: reliability, travel time, capacity utilisation, network stability, operations flexibility, productivity and cost-effectiveness

Pedagogisten asiakirjojen kirjoittaminen tutkimusten valossa

Jo vuosikymmenien ajan opettajat ovat sekä Suomessa että kansainvälisesti kritisoineet, että paperityöt vievät liikaa aikaa muilta tehtäviltä (esim. Gallagher & Desimone 1995; Huefner 2000; Kokko, Pesonen, Polet, Kontu, Ojala & Pirttimaa 2014; OAJ 2017). Toimin erityisluokanopettajana kehitysvammaisten oppilaiden opetuksessa ja huomaan usein itsekin ajattelevani samansuuntaisesti, sillä vuosittain laatimani kahdeksan oppilaan pedagogiset selviykset, hojksit, lausunnot ja todistukset ovat tulostettuna yhteensä noin 130 sivua. Varsinkin eri vuosiluokilla opiskelevien yläkouluikäisten jopa 17 oppiaineen yksilöllistettyjen tavoitteiden suunnittelu vie aikaa, Laaja-alaisilla erityisopettajilla ja aineenopettajilla haasteena on dokumenttien massiivisuuden sijaan taas niiden suuri määrä.nonPeerReviewe

Adaptiiviset taidot 13-18-vuotiailla nuorilla, joilla on Downin syndrooma

Tässä tutkimuksessa selvitettiin adaptiivisia taitoja 13–18-vuotiailla nuorilla, joilla oli Downin syndrooma. Tutkimuksen tehtävänä oli tuottaa kuvailevaa tietoa adaptiivisista taidoista, sekä selvittää eri taustamuuttujien yhteyksiä adaptiivisiin taitoihin. Tutkimuksen kohteena olleiden nuorten opettajia haastateltiin Adaptive Behavior Inventory –mittarin lyhyen version (Brown & Leigh 1986) avulla, jolloin he kertoivat näkemyksensä opettamansa nuoren adaptiivisista taidoista. Aineisto kerättiin syksyn 2012 aikana eri puolelta Suomea. Vastauksia saatiin yhteensä 18 ja niitä verrattiin sekä kehitysvammaisten nuorten normiaineistoon, että kaikkien nuorten normiaineistoon. Aineisto analysointiin parametrittomilla menetelmillä, joista käytettiin Kolmogorovin–Smirnovin testiä, Mannin–Whitneyn U-testiä sekä korrelaatioanalyysia. Suurin osa tämän tutkimuksen nuorista sijoittui 1–3 keskihajonnan päähän kaikkien nuorten normiaineiston keskiarvosta. Kehitysvammaisten nuorten normiaineistoon verrattuna tutkimusjoukon adaptiivisten taitojen mediaanipistemäärä oli 87.5, kun normiaineiston mediaani oli 100. Kahdellatoista nuorella adaptiiviset taidot olivat keskiarvoa heikommat ja kuudella nuorella keskimääräistä paremmat, kun taitoja verrattiin kehitysvammaisten nuorten normiaineistoon. Iän kasvaessa adaptiiviset taidot vahvistuvat. Adaptiivisilla taidoilla ei ollut eroa verrattaessa eri sukupuolten taitoja. Yhteyttä ei löytynyt myöskään verrattaessa adaptiivisia taitoja ystävien tai lisävammojen määrään. Tutkimus osoitti, että pelkän kehitysvamma - tai Downin syndrooma -diagnoosin perusteella ei tule tehdä johtopäätöksiä henkilön adaptiivisista taidoista. Adaptiiviset taidot ovat yksi merkittävä alue ihmisen toimintakyvystä, joten adaptiivisten taitojen opetus koulussa on tärkeää