Approximate Inference for Nonstationary Heteroscedastic Gaussian process Regression

This paper presents a novel approach for approximate integration over the uncertainty of noise and signal variances in Gaussian process (GP) regression. Our efficient and straightforward approach can also be applied to integration over input dependent noise variance (heteroscedasticity) and input dependent signal variance (nonstationarity) by setting independent GP priors for the noise and signal variances. We use expectation propagation (EP) for inference and compare results to Markov chain Monte Carlo in two simulated data sets and three empirical examples. The results show that EP produces comparable results with less computational burden

Joustavan vaatimustenhallinnan soveltaminen emissioidenhallintakonseptin luomiseen

Verkostopuolustuksen periaatteen toteutuminen suorituskykyjen ja osaamisen täysimääräisestä hyödyntämisestä on pitkälti riippuvainen toimivasta emissionhallinnasta. Emissionhallinnan konseptilla ohjataan sekä suorituskykyjen suunnittelua ja rakentamista että toiminnallista emissionhallintaa sotilasoperaatioissa. Konseptin puuttuessa verkostopuolustuksen edellyttämän yhteensopivuuden saavuttaminen on vaikeaa, jopa mahdotonta. Artikkelissa esitellään malli suorituskykyjen vaatimustenhallinnan dynamiikan – joustavuuden– aikaansaamiseksi sekä sovelletaan tätä mallia emissionhallinnan kokonaiskonseptin luomiseksi

Response of ground macrolichens to site factors, co‐existing plants and forestry in boreal forests

Aim Ground lichens have declined in boreal and temperate Europe. The potential causes of the decline were explored by analysing the response of lichen cover to forest management, site and stand variables as well as co-existing plants in different boreal vegetation subzones. Location Finland. Methods Understorey vegetation was surveyed on a systematic network of 1721 sample plots in forests on mineral soil. The response of macrolichen cover to explanatory variables was analysed by generalised linear mixed models (GLMMs). Results Ground lichens favoured old Pinus sylvestris forests on xeric sites with sufficient light conditions. Intensive forest management regimes, such as regeneration cutting and soil ploughing decreased lichen cover, while lighter scarification methods had less effect on lichens. Lichens benefitted from intermediate cutting on sites with low bryophyte cover. Lichens responded similarly to site and stand variables in all boreal subzones, showing that despite heavy reindeer grazing these response patterns apply also in the northern boreal subzone. Lichens showed both negative (Vaccinium myrtillus, Empetrum nigrum and Calluna vulgaris) and positive (Vaccinium vitis-idaea) responses to increasing dwarf shrub cover. Generally, lichens negatively responded to increasing bryophyte cover, indicating either that bryophytes benefit from a decline of lichens or that there is real competition between these groups. The negative relationship between bryophytes and lichens strengthened as the tree canopy becomes denser. Conclusions Our study provides new quantitative insights into the effects of forest management and changes in forest structure as underlying factors for lichen decline both inside and outside the reindeer-herding area (i.e., the northern boreal subzone). These factors include increased canopy cover with increased shading as well as disturbance caused by regeneration cutting and soil preparation. The possible effects of the long-term legacy of nitrogen deposition, lack of forest fires and climate change are also discussed

Baltic herring (Clupea harengus membras) protein isolate produced using the pH-shift process and its application in food models

In this study, protein isolate was prepared from Baltic herring (Clupea harengus membras) using alkaline pH-shift process. The aim of this research was to characterize the protein isolate and to study its potential in food models. A special focus was placed on characterization of odour profile and volatile compounds contributing to the odour profile of the protein isolate using gas chromatography - olfactometry. 2,3-Pentanedione, hexanal, 4(Z)-heptenal, 2,4(E,E)-nonadienal, and three compounds tentatively identified as 1,5(E)-octadien-3-ol, 1,5(Z)-octadien-3-ol, and 1,5(Z)-octadien-3-one were the most important odour-contributing compounds in the protein isolate (Nasal Impact Factor 83-100%, intensity 2.6-3.3 on a scale 0–4). 2-Methylpropanal, 2- and 3-methylbutanal, and three unknown compounds were less intense in the protein isolate than in the raw material, which might have contributed to the lower intensity of fishiness observed for the protein isolate (2.2 vs 3.3 on a scale 0–4). Surimi-type gels prepared from the Baltic herring protein isolate had texture properties (hardness and cohesiveness) similar to those of commercial products. Due to the abundancy of dark muscle tissue in Baltic herring, the protein isolate had a significantly lower whiteness (W=63) compared to the commercial surimi products (W=80–83). Increasing the solubilisation or precipitation pH did not improve the whiteness, but resulted in significantly softer, less cohesive, and less chewy gels. The findings of this study indicate that alkaline-based pH-shift processing is a potential way to increase the food application of Baltic herring.</p

Synthesis and Characterization of Metal Modified Catalysts for Decomposition of Ibuprofen from Aqueous Solutions

The presence of pharmaceuticals in surface water, drinking water, and wastewater has attracted significant concern because of the non-biodegradability, resistance, and toxicity of pharmaceutical compounds. The catalytic ozonation of an anti-inflammatory pharmaceutical, ibuprofen was investigated in this work. The reaction mixture was analyzed and measured by high-performance liquid chromatography (HPLC). Liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS) was used for the quantification of by-products during the catalytic ozonation process. Ibuprofen was degraded by ozonation under optimized conditions within 1 h. However, some intermediate oxidation products were detected during the ibuprofen ozonation process that were more resistant than the parent compound. To optimize the process, nine heterogeneous catalysts were synthesized using different preparation methods and used with ozone to degrade the ibuprofen dissolved in aqueous solution. The aim of using several catalysts was to reveal the effect of various catalyst preparation methods on the degradation of ibuprofen as well as the formation and elimination of by-products. Furthermore, the goal was to reveal the influence of various support structures and different metals such as Pd-, Fe-, Ni-, metal particle size, and metal dispersion in ozone degradation. Most of the catalysts improved the elimination kinetics of the by-products. Among these catalysts, Cu-H-Beta-150-DP synthesized by the deposition-precipitation process showed the highest decomposition rate. The regenerated Cu-H-Beta-150-DP catalyst preserved the catalytic activity to that of the fresh catalyst. The catalyst characterization methods applied in this work included nitrogen adsorption-desorption, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, and Fourier-transform infrared spectroscopy. The large pore volume and small metal particle size contributed to the improved catalytic activity

Pt Modified Heterogeneous Catalysts Combined with Ozonation for the Removal of Diclofenac from Aqueous Solutions and the Fate of by-Products

The degradation of the pharmaceutical compound diclofenac in an aqueous solution was studied with an advanced oxidation method, catalytic ozonation. Diclofenac was destroyed in a few minutes by ozonation but several long-lasting degradation by-products were formed. For this reason, the combination of heterogeneous catalysts and ozonation was applied to eliminate them completely. The kinetics of the diclofenac degradation and the formation of by-products were thoroughly investigated. Loading of Pt on the catalysts resulted in an improvement of the activity. The Mesoporous Molecular Sieves (MCM) were one of the promising catalysts for the degradation of organic pollutants. In this study, six heterogeneous catalysts were screened, primarily MCM-22-100 catalysts with different Pt concentrations loaded via the evaporation-impregnation (EIM) method, and they were applied on the degradation of diclofenac. It was found that the presence of Pt improved the degradation of diclofenac and gave lower concentrations of by-products. The 2 wt % Pt-H-MCM-22-100-EIM demonstrated the highest degradation rate compared to the proton form, 1% or 5 wt % Pt concentration, i.e., an optimum was found in between. Pt-H-Y-12-IE and Pt-gamma-Al2O3 (UOP)-IMP catalysts were applied and compared with the MCM-22 structure. Upon use of both of these catalysts, an improvement in the degradation of diclofenac and by-products was observed, and the 2 wt % Pt-H-MCM-22-100-EIM illustrated the maximum activity. All important characterization methods were applied to understand the behavior of the catalysts (X-ray powder diffraction, transmission electron microscopy, nitrogen physisorption, scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray micro-analyses, pyridine adsorption-desorption with FTIR spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy). Finally, leaching of Pt and Al were analyzed by inductively coupled optical emission spectrometry

Maa- ja metsätalouden sekä koko maankäyttösektorin ilmastotoimenpiteillä on suuret päästövähennysmahdollisuudet

Suomen tavoitteena on olla hiilineutraali vuonna 2035. Tavoitetta ei voi saavuttaa ilman maankäyttösektorin hiilinieluja. Suomen kokonaispäästöt olivat vuonna 2019 yhteensä 53,1 Mt CO2 ekv. ja maankäyttösektorin nettonielut 14,7 Mt CO2 ekv. Hiilineutraaliustavoitteen saavuttamiseen tarvitaan kaikilta sektoreilta päästövähennyksiä tai lisänieluja. Tässä politiikkasuosituksessa esitellään ilmastopoliittisen päätöksenteon tueksi keinoja päästövähennysten saavuttamiseksi sekä arvioita maankäyttösektorin päästöjä vähentävien ja nieluja vahvistavien toimenpiteiden potentiaalisista vaikutuksista (Lehtonen ym. 2021)

Maankäyttösektorin ilmastotoimenpiteet: Arvio päästövähennysmahdollisuuksista

Maankäyttösektorin ilmastotoimet – arvio päästövähennysmahdollisuuksista Hallitusohjelman (2019) mukaisia maankäyttösektorin ilmastotoimenpiteitä valmistellaan sisällytettäväksi vuonna 2021 laadittavaan maankäyttösektorin ilmastosuunnitelmaan. Valmistelun tueksi tarvitaan tietoa keinoista, joilla maankäyttösektorin päästöjä voidaan vähentää, hiilivarastoja ylläpitää ja hiilinieluja vahvistaa, sekä arvioita potentiaalisten toimenpiteiden vaikutuksista lyhyellä ja pitkällä aikavälillä. Tässä tutkimuksessa on arvioitu maankäyttösektorin ilmastotoimenpiteiden vaikutuksia nykyistä tutkimustietoa ja asiantuntija-arvioita kokoamalla sekä valmiina käytettävissä olevia mallinnusmenetelmiä soveltaen. Toimenpiteiden päästövähennys ja hiilinieluvaikutuksien arvioinnissa käytettiin kunkin toimenpiteen kohdalla parasta käytettävissä olevaa menetelmää ja toimenpiteen soveltamismahdollisuuksien laajuus perustui asiantuntija-arvioihin. Tuloksiin liittyy sekä sovelletusta menetelmästä ja siinä käytettävistä tiedoista että toimenpiteen laajuuden arvioinnista johtuvaa epävarmuutta. Tutkimus sisältää myös laadulliset arviot ilmastotoimenpiteiden vaikutuksista muihin ekosysteemipalveluihin, vesistökuormitukseen ja luonnon monimuotoisuuteen. Lisäksi on tunnistettu vaikuttavuusarvioinnin kannalta merkittäviä kehittämis- ja tutkimustarpeita sekä tietoaukkoja. Tulokset auttavat kohdentamaan ilmastotoimenpiteet vaikutuksiltaan merkittävimpiin, joilla tuetaan Suomen tavoitetta saavuttaa hiilineutraalius vuoteen 2035 mennessä. Maankäyttösektorilla on monia mahdollisuuksia vahvistaa hiilinieluja, ylläpitää hiilivarastoja ja vähentää kasvihuonekaasupäästöjä. Kaikkien tunnistettujen ilmastotoimenpiteiden toteuttaminen tutkimuksessa oletetussa laajuudessa vaatisi erittäin laajoja muutoksia maankäyttösektorin ohjauskeinoissa, investointeja päästöjä vähentäviin ja nieluja lisääviin toimenpiteisiin sekä mm. puutuotteiden osalta muutoksia myös maankäyttösektorin ulkopuolella metsäteollisuuden tuotantorakenteessa. Potentiaalisesti suurimmat päästövähennykset voidaan saavuttaa muuttamalla turvemaapeltojen viljelykäytäntöjä ja jatkamalla runsasravinteisissa ojitetuissa turvemaametsissä metsänkasvatusta avohakkuiden sijaan harvennuksin ja ilman kunnostusojituksia. Turvemaapeltojen käsittelyä muuttamalla saadaan suhteellisen pienellä pinta-alalla aikaan merkittäviä päästösäästöjä hidastamalla turpeen hiilivaraston purkautumista, kun kivennäismaapeltojen vaikuttavat ilmastotoimet vaatisivat vuosittaista lisätukea lähes koko käytössä olevalle peltopinta-alalle. Osa tunnistetuista ilmastotoimenpiteistä on pitkävaikutteisia, esimerkiksi suometsässä kerran tehdyn puutuhkalannoituksen puuston hiilinielua vahvistava vaikutus kestää kymmeniä vuosia. Metsien hiilinielua kasvattaisivat merkittävästi myös uusien suojelualueiden perustaminen, säästöpuumäärän lisääminen ja metsäteollisuuden tuotantorakenteen muutos, joka kasvattaisi pitkäikäisten puutuotteiden osuutta. Maankäyttösektorin monilla ilmastotoimenpiteillä edistetään myös luonnon monimuotoisuuden säilymistä ja vähennetään maa- ja metsätalouden haitallisia ympäristövaikutuksia. Erityisesti turvemaiden viljely- ja metsänkasvatusmenetelmiä uudistamalla saadaan tavoitellun ilmastovaikutuksen ohella vähennettyä vesistökuormitusta. Monimuotoisuuden säilyttämistä tukisivat erityisesti suojelualueiden lisääminen, jota oletimme jatkettavan METSO-ohjelmassa toteutuneessa laajuudessa, ja säästöpuiden määrän kaksinkertaistaminen mikä lisäisi lahopuun hiilivarastoa talousmetsissä. Kivennäismaapeltojen maaperän hoito, metsänlannoitus ja turvemaametsien maaperän päästövähennystoimet voivat edistää myös tuotannon taloudellista kannattavuutta. Nykyiset maa- ja metsätalouden tuet eivät kannusta kaikkien potentiaalisesti merkittävimpien päästöjä vähentävien ilmastotoimenpiteiden käyttöönottoon. Maankäyttösektorin ilmastotoimenpiteiden kustannustehokkuuden ja sosiaalisen hyväksyttävyyden tutkimus on rajattu tämän tutkimuksen ulkopuolelle. Näiden tarkastelu jatkotutkimuksissa on välttämätöntä, jotta toimenpiteet osataan suunnata kustannustehokkaasti ja siten että maanomistajilla on mahdollisuus ja kannusteet niitä toteuttaa. Ilmastotoimenpiteiden vaikutuksia puuntuotannon ja viljelyn taloudelliseen kannattavuuteen, muihin ekosysteemipalveluihin ja biodiversiteettiin tarkasteltiin vain laadullisesti tutkimuskirjallisuuden ja asiantuntija-arvioiden perusteella. Näiden laajempi määrällinen tarkastelu edellyttäisi lisätutkimusta ja myös laskentatyökalujen ja mallien kehitystyötä. Ilmastotoimenpiteiden vaikuttavuusarvioon liittyy paljon epävarmuuksia. Arvioita on perusteltua tarkentaa, kun tutkimustietoa kertyy lisää ja laskentamenetelmät kehittyvät

Talvilisät kerrostalon runkorakentamisessa ja sääsuojan mahdollisuudet

Tutkimuksen tarkoitus oli selvittää toimeksiantajayritykselle, miten talven aikana rakennettavan kerrostalon runkorakennusvaiheen talvesta johtuvat lisäkustannukset muodostuvat ja jakautuvat. Lisäksi kartoitettiin tämän hetken markkinoiden tarjoamien sääsuojaratkaisujen käytön tuomia mahdollisuuksia ja vaikutuksia työmaan toimintaan ja kustannuksiin. Tutkimuksen pääpaino pidettiin talvilisäkustannuksissa ja sen tarkoitus oli kehittää talvirakentamista yrityksen sisällä. Tutkimuksen päätyömenetelmänä käytettiin empiiristä tutkimusta ja se toteu-tettiin toimeksiantajayrityksen työmaalla talvella 2011 - 2012. Työmaalta kerättiin tietoa talvilisien aiheuttajista sekä pidettiin kirjaa niiden määristä ja kustannuksista. Pohjana empiirisen tutkimuksen painotuksille ja tuloksille käytettiin alan kirjallisuutta ja keskusteltiin kokeneiden työnjohtajien kanssa. Sääsuojaratkaisuista pyydettiin hinta-arvio sekä sääsuojaussuunnitelma viideltä toimittajalta. Heistä kaksi ehdotti yhteensä kolmea erilaista ratkaisua. Kolmesta ratkaisusta valittiin yksi, joka otettiin tarkasteluun. Tuloksista ilmeni, että tutkimuskohteen kaltaisessa kohteessa ja tutkimusajanjakson kaltaisena talvena, talvilisäkustannusten merkittävimmät aiheuttajat olivat talvityöt, energian kulutus ja materiaalilisät, joista energian kulutus ja materiaalilisät kumpikin aiheuttivat noin 28,5 % eli noin 15 000 € kaikista talvilisäkustannuk-sista ja talvityöt, talvilisätyöt ja töiden talvityölisät yhteenlaskettuna, noin 33,5 % eli noin 17 600 €. Jäljelle jäänyt 9,5 % eli noin 5000 € aiheutui koneiden ja laitteiden talvilisäkustannuk-sista. Kokonaisuudessaan tutkimusjakson ajalta talvilisäkustannuksia kertyi noin 52 600 €. Tulosten perusteella, käyttämällä sääsuojaa tässä kohteessa, voidaan melko suurella varmuudella saavuttaa säästöä talvilisäkustannuksista noin 30 %, joka koostuu talvitöistä. Tämä tarkoittaa noin 32 % säästöä tarkastelussa olleen sääsuojan kustannuksista, jolloin sääsuojan hinnaksi jää noin 36 000 €. Sääsuojan käyttöä voidaan pitää kannattavana siitä saatavien hyötyjen myötä. Käyttökokemusten myötä voidaan todennäköisesti osoittaa enemmänkin talvilisäkustannuksia, jotka jäävät pois sääsuojaa käyttämällä. Tällöin sääsuojan tuoma ylimääräinen kustannus voi jäädä tässä tutkimuksessa mainittua pienemmäksi. Talvilisäkustannusten jakautuminen tarkastelujakson ajalta osoittautui loogiseksi, joskin alan kirjallisuuden pohjalta ennakoituna talvitöiden osuus olisi ollut pienempi ja koneiden ja laitteiden osuus suurempi. Tuloksien mukaan tutkimusajanjakson kaltainen talvi oli keskimääräistä selvästi leudompi ja vähälumisempi, jolloin tulevaisuudessa vastaavanlaisissa kohteissa talvilisäkustannukset ovat todennäköisemmin suuremmat kuin pienemmät. Tämän tutkimuksen luonnollisena jatkumona olisi tutkia sellaisia sääsuojan vaikutuksia kustannuksiin, joita ei voida osoittaa muuten kuin käytännön kokeilujen kautta. Sääsuojakokeilujen myötä voi avautua uusia tutkimusnäkökulmia myös töiden talvityöhaittojen ja -lisien muodostumisesta.The main purpose of this study was to investigate how the winter construction costs compound and distribute during the framework stage of an apartment building. In addition the goal was to chart today’s weather protection systems (WPS) and examine their possibilities and effects on functions and costs of a construction site during the winter. The empirical part of this study was conducted in winter 2011 – 2012 at one of the client’s construction sites during a four-month period. Cost estimates and plans of weather protection systems were requested from five suppliers after which one was chosen for a closer examination. This study indicates that when a site and a winter such as the one examined during the study are in question, the most significant winter construction costs from all the winter construction costs are extra energy consumption 28, 5 % resulting in approximately 15 000 €, extra material costs 28,5 € and winter works 33,5 % resulting in approximately 17 600 €. According to the results of the study by using weather protection system chosen in this case it is a possible to decrease the winter costs by 30 % which means 32 % reduction of the costs of the weather protection system. Final costs for weather protection system will therefore be approximately 36 000 €. The distribution of the winter construction costs seemed to be logical although some differences deviating from information in construction literature were found as the study’s winter work costs were higher and machinery costs lower whereas the results should have been opposite according to the literature. The winter during which the study was conducted was quite mild and not so snowy which makes it clear that the winter construction costs on a site such as this and during a winter such as the one in question will be rather higher than lower. The study indicates that obtaining experience in using weather protection systems provides possibilities for even more savings in building costs