Quantification of uncertainty in aerosol optical thickness retrieval arising from aerosol microphysical model and other sources, applied to Ozone Monitoring Instrument (OMI) measurements

Satellite instruments are nowadays successfully utilised for measuring atmospheric aerosol in many applications as well as in research. Therefore, there is a growing need for rigorous error characterisation of the measurements. Here, we introduce a methodology for quantifying the uncertainty in the retrieval of aerosol optical thickness (AOT). In particular, we concentrate on two aspects: uncertainty due to aerosol microphysical model selection and uncertainty due to imperfect forward modelling. We apply the introduced methodology for aerosol optical thickness retrieval of the Ozone Monitoring Instrument (OMI) on board NASA's Earth Observing System (EOS) Aura satellite, launched in 2004. We apply statistical methodologies that improve the uncertainty estimates of the aerosol optical thickness retrieval by propagating aerosol microphysical model selection and forward model error more realistically. For the microphysical model selection problem, we utilise Bayesian model selection and model averaging methods. Gaussian processes are utilised to characterise the smooth systematic discrepancies between the measured and modelled reflectances (i.e. residuals). The spectral correlation is composed empirically by exploring a set of residuals. The operational OMI multi-wavelength aerosol retrieval algorithm OMAERO is used for cloud-free, over-land pixels of the OMI instrument with the additional Bayesian model selection and model discrepancy techniques introduced here. The method and improved uncertainty characterisation is demonstrated by several examples with different aerosol properties: weakly absorbing aerosols, forest fires over Greece and Russia, and Sahara desert dust. The statistical methodology presented is general; it is not restricted to this particular satellite retrieval application

Rautakulkeuma Kalimenjoen valuma-alueella

Tiivistelmä. Rauta on yksi yleisimmistä alkuaineista kallioperässä. Kallioperästä rapautunut rauta esiintyy maaperässä ja vesistöissä joko liukoisessa Fe²⁺-muodossa tai niukkaliukoisessa Fe³⁺-muodossa. Vedessä runsas rautapitoisuus aiheuttaa ongelmia vesiekosysteemille sekä virkistyskäytölle. Akuutin myrkytysriskin lisäksi hapellisessa ympäristössä muodostuva runsas rautasakka aiheuttaa ongelmia sekä eliöstölle että ihmiskäytölle. Rautasakka kerrostuu pohjakasvuston pinnoille, mikä heikentää niillä elävien pieneliöiden elinmahdollisuuksia. Pieneliöiden kautta vaikutukset siirtyvät ravintoketjun ylemmille tasoille. Virkistyskäytölle rautasakka on haitallista, sillä se värjää hyvin herkästi kaiken minkä kanssa joutuu kosketuksiin. Ongelma on yleistyvä, sillä pohjoisella havumetsävyöhykkeellä vesistöjen rautapitoisuudet ovat kasvaneet viime vuosikymmeninä. Tämän diplomityön tarkoituksena oli selvittää rautakulkeuman lähteitä ja muodostumista pohjoisella havumetsävyöhykkeellä vallitsevissa olosuhteissa. Aiheen käsittely tapahtui erityisesti Kalimenjoen valuma-alueen näkökulmasta. Lähtöaineistona käytettiin Kalimenjoen KaliVesi-projektiin liittyvän näytteenoton vedenlaatuanalyysejä ja näytteitä. Kyseiseen projektiin liittyen järjestettiin myös kaksi laajaa näytteenottokertaa kesällä 2018, jolloin vesinäytteitä kerättiin koko valuma-alueelta. Kaikista näytteistä analysoitiin väri, sameus, sähkönjohtavuus ja pH, joita käytettiin kuvaamaan raudan pitoisuutta vedessä. Lisäksi tutkittiin vedenlaatuparametrien ja valuma-alueen maankäytön jakauman yhteyttä jakamalla alue pienempiin alivaluma-alueisiin. Raudan ja värin välillä havaittiin paikoin vahva ja selkeä yhteys. Maankäytön muodoista ojitetun turvemaan osuudella havaittiin selvää yhteyttä veden rautapitoisuuteen. Muutoin hajonta oli suurta eikä millään muulla maankäytön muodolla havaittu selvää vaikutusta rautapitoisuuteen. Tulokset viittaavat siihen, että Kalimenjoen valuma-alueella turvemaiden osuus on merkittävin yksittäinen rautakulkeuman lähde. Rauta on merkittävä tekijä veden värin muodostumisessa ja veden väri voi paikoin ilmentää vesistön rautapitoisuutta. Rautakulkeuman synty on kuitenkin monimutkainen ilmiö ja usealla maankäytöllisellä tekijällä on vaikutuksensa siihen. Kokonaisuus muodostuu näistä pienemmistä osista, jolloin yhteisvaikutus voi kasvaa suureksi. Alivaluma-aluejaon hyödyntäminen valuma-alueanalyysissä onkin suositeltavaa. Sen avulla on mahdollista kohdentaa rautakulkeumaa kontrolloivat toimet kriittisimmille alueille.Transport of iron in the river Kalimenjoki catchment. Abstract. Iron is one of the most common elements in the bedrock. Iron exists in soil and water bodies either in soluble Fe²⁺-form or in low soluble Fe³⁺-form. The abundant iron content of the water causes problems for the aquatic ecosystem and for the recreational use. In addition to the acute risk of poisoning, the iron precipitate formed in oxygen-rich environment causes problems for both biota and human use. The iron dregs are deposited on the surface of the undergrowth, which weakens the viability of the micro-organisms living on them. The effects are passed on to the upper levels of the food chain. For recreational use, the iron dregs are harmful because of it’s ability to dye almost everything. The problem is becoming more common, as iron levels in the northern coniferous forest zone have increased in recent decades. The purpose of this thesis was to study the sources and formation of iron drift in the northern coniferous forest zone. The topic was discussed especially from the point of view of the river Kalimenjoki. Water quality analyzes and samples related to the sampling of the KaliVesi project were used as starting material. Two large sampling sessions were also organized for this project in the summer of 2018, where water samples were collected from the entire catchment area. All samples were analyzed for color, turbidity, electric conductivity and pH, which allowed us to use color as surrogate for iron concentration. In addition, the connection between water quality parameters and the land use distribution of the catchment area was studied by dividing the catchment area into smaller sub-catchment areas. There was a strong and clear connection between the iron and the color. In the land use analysis, there was a clear connection between the share of drained peatlands and the iron content of the water. Otherwise, the dispersion was high and no other form of land use had a clear effect on iron content. The results suggest that portion of peatland is the most significant single source of iron drift in the Kalimenjoki catchment. Iron is an important factor in water colorization and color of the water can in some cases reflect the iron content of the water body. However, the emergence of iron transport is a complex phenomenon and many land use-based factors have an impact on it. It is therefore advisable to utilize sub catchment division in river basin analysis. It makes it possible to target the activities that control the iron drift to the most critical regions

Verkkopelipalvelinten viestintäkäytäntöjen jälleenmallintaminen

Tiivistelmä. Tässä paperissa tulen käsittelemään palvelinohjelman matkimista, eli emulointia, sekä protokollien jälleenmallintamista ilmiönä. Samalla käsittelen siihen liittyviä mahdollisia juridisia ongelmia käymällä läpi ennakkotapauksia maailmalta. Päätin tarkastella ilmiötä lähemmin massiivisten nettiroolipelien(MMORPG) näkökulmasta, sillä näiden pelien emuloinnin ympärille on kehittynyt yhteisöjä, sekä useita emulaattoreita niin suljettuina, kuin avoimen lähdekoodin ratkaisuinakin. Samoin juuri tämän kategorian peleihin liittyen löytyy esimerkkitapauksia tekijänoikeus kiistoista, joita tarkastelemalla pyrin tuomaan esille tekijöitä jotka mahdollisesti vaikuttavat yksityisten palvelimien toiminnan laillisuuteen immateriaalioikeuksien suhteen. Tulen myös havainnollistamaan kuinka laajasta ilmiöstä on kyse kun puhutaan nk. Yksityisistä palvelimista. Samalla käyn läpi mahdollisia syitä miksi tällaisen palvelun tarjoaminen on kuitenkin ongelmallista ja usein lainsäädännön harmaalla alueella vaikka jälleen mallintamisen seurauksena tuotettu ohjelmisto olisikin täysin alkuperäinen teos. Pelin protokollan tutkimiseen voi olla muitakin syitä emulaattorin kehityksen lisäksi ja käsittelenkin lyhykäisyydessään myös peleissä huijaamista

Datapohjaiset mallit teräksen valmistuksessa, erityisesti konvertterissa

Tiivistelmä. Työn tavoitteena on tutkia datapohjaisten mallien hyödyntämistä hiiliteräksen valmistuksessa sekä analysoida ja mallintaa kirjallisuudesta löytyvä, terästehtaalta kerätty data. Tarkastelu on rajattu vain teräskonvertteriprosessiin. Työssä perehdytään konvertteriprosessiin sekä datapohjaisiin malleihin, joita prosessissa on käytetty. Tämän lisäksi työssä tutustutaan yleisesti datapohjaisen mallinnuksen eri vaiheisiin, kuten datan esikäsittelyyn, tärkeiden muuttujien valintaan, datan jakamiseen opetus-, testaus-, ja validointiaineistoon sekä mallin luomiseen. Mallin tarkkuuden ja hyvyyden arviointimenetelmiä on myös tarkasteltu. Työssä luodaan lineaarinen monimuuttujaregressiomalli teräksen saannon ennustamiseksi terästehtaan mittausdatan perusteella. Terästehtaan mittausdataa analysoidaan eksploratiivisen data-analyysin avulla ja mallin hyvyyttä arvioidaan eri kriteerein. Työssä luodun datapohjaisen mallin suhteellisen virheen keskiarvoksi on saatu 0,578 %, joten mallin tarkkuus on hyvä. Mallin ennustamat saannot sekä todelliset mittaukset antavat lähes saman lopputuloksen. Luotua mallia on verrattu myös samasta datasta luotuun neuroverkkomalliin ja eri arviointikriteerien perusteella voidaan sanoa työssä luodun lineaarisen monimuuttujaregressiomallin olevan tarkempi kuin neuroverkkomallin

Kalvo-oikomisen käyttö oikomishoidossa

Tiivistelmä. Tämä kirjallisuuskatsaus käsittelee kalvo-oikomisen käyttöä oikomishoidossa. Kalvo-oikominen on suhteellisen uusi tulokas oikomishoidossa ja siitä on tullut yksi menetelmä perinteisten oikomismenetelmien täydentäjäksi. Ensimmäiset kalvot kehitettiin jo vuonna 1945, mutta tekniikan kehittymisen ja uusien valmistajien myötä menetelmä on alkanut yleistymään. Kalvo-oikomisessa on etuja perinteiseen oikomishoitoon verrattuna, mutta myös haittoja. Kalvo-oikomisesta on kertynyt vielä kohtalaisen vähän tieteellistä tutkimusnäyttöä ja tässä kirjallisuuskatsauksessa pyritään kokoamaan yhteen tähän mennessä kertynyttä tutkimusnäyttöä. Kalvo-oikominen on oikomishoidon menetelmä, jossa potilas käyttää hampaiden päällä pidettävää läpinäkyvää muovikalvoa. Hoidon alussa valmistetaan tietokoneistetusti kalvosarja, josta potilas vaihtaa uuden kalvosarjan noin viikosta kymmeneen päivään välein. Menetelmä sopii erityisesti aikuisille ja suhteellisen lieviin purentavirheisiin, mutta menetelmää on käytetty myös vaikeampiin purentavirheisiin, sekä lasten oikomishoidoissa

Päihteiden käytön vaikutus raskaudenaikaiseen kiintymykseen

Tiivistelmä. Tämän tutkimuksen aiheena on päihteiden käytön vaikutus raskaudenaikaiseen kiintymykseen. Tutkimusmenetelmänä on kuvaileva kirjallisuuskatsaus. Tutkimuksessa käydään läpi mm. kiintymyssuhdeteorian historiaa, kiintymystyylejä, päihderiippuvuutta sairautena, aiheeseen liittyviä tärkeitä käsitteitä, raskaudenaikaisen kiintymyksen kehittymistä ja niitä muotoja, joilla kiintymystä voidaan tukea silloin, kun äidillä on raskaudenaikaista päihteiden käyttöä. Kiintymyssuhde alkaa kehittyä jo odotusaikana ja raskaudenaikaisella varhaisella vuorovaikutuksella on yhteys synnytyksen jälkeiseen kiintymykseen. Tutkimustulosten mukaan päihdeongelmaisella äidillä on omanlaisiaan erityisiä vaikeuksia kokea kiintymystä raskaudenaikana. Päihderiippuvuuteen kuuluu usein sosiaalisia ongelmia, jotka tuovat haasteita vanhemmaksi valmistautuvan naisen ja kohdussa olevan lapsen suhteeseen. Päihteitä käyttävän äidin aivoissa ei tapahdu raskausaikana tyypillisiä vanhemmuuteen valmistavia muutoksia. Monella päihderiippuvaisella on taustallaan vaikeita kokemuksia, jotka voivat aktivoitua raskauden myötä ja yleensä viimeistään sitten, jos tavoitellaan päihteettömyyttä. Näiden äitien auttamiseen ja kiintymyksen tukemiseen liittyy monenlaisia haasteita. Suomessa käytössä oleva hoitopolku on pirstaleinen ja eroja hoitotarjonnassa on paikkakuntakohtaisesti. Varhaisen hoivan myötä muodostuneen kiintymyssuhteen laatu voi vaikuttaa yksilön hyvinvointiin ja ihmissuhteisiin koko loppuelämän ajan. Päihteitä raskausaikana käyttävä odottaja tarvitsee tukea kiintymyssuhteen luomiseen jo odotusaikana, jotta kiintymisen kehittyminen olisi mahdollista. Tukemalla näiden äitien raskaudenaikaisen kiintymisen kehittymistä voidaan saada yhteiskunnallista, inhimillistä ja taloudellista hyötyä. Esiin tulleet tutkimustulokset voivat hyödyttää raskaana olevia naisia, joiden elämässä on päihteiden käytöstä johtuvia ongelmia tai niitä ammattilaisia tai opiskelijoita, jotka ovat tai tulevat olemaan tekemisissä päihteitä raskausaikana käyttävän tai käyttäneen äidin kanssa

Refined Phenotyping of Modic Changes: Imaging biomarkers of prolonged severe low back pain and disability

Imaging biomarkers of prolonged severe low back pain and disablitypublished_or_final_versio

Yhteiset lukuhetket tukemassa lapsen kielellistä kehitystä

Tiivistelmä. Lapselle lukeminen on ollut säännöllisin väliajoin sekä median että tutkijoiden mielenkiinnon kohteena. Yhdessä lukemista onkin tarkasteltu kautta aikojen monesta eri näkökulmasta. Tässä kandidaatin tutkielmassa selvitetään aikuisen ja lapsen yhteisten lukuhetkien yhteyttä lapsen kielelliseen kehitykseen. Tutkielman tavoitteena on pohtia, kuinka yhdessä lukeminen tukee lapsen kielellistä kehitystä sekä tarkastella erilaisten lukuhetkiin yhteydessä olevien tekijöiden vaikutusta lapsen kielelliseen kehitykseen. Tutkimus on rajattu koskemaan alle kouluikäisiä lapsia. Tutkielma on toteutettu kuvailevana kirjallisuuskatsauksena. Tiedonhaussa on hyödynnetty sekä kotimaisia että kansainvälisiä tietokantoja. Käytettäväksi tutkimusaineistoksi on pyritty valitsemaan mahdollisimman relevantteja ja ajantasaisia lähteitä sekä tutkimusaihetta käsitteleviä klassikkotutkimuksia, joihin vertaisarvioiduissa artikkeleissa viitataan vielä tänäkin päivänä yleisesti. Kirjallisuuden ja aihetta koskevien tutkimusten perusteella yhteisten lukuhetkien voidaan sanoa tukevan lasten kielellisiä taitoja monipuolisesti. Yhdessä lukemisen on havaittu muun muassa rikastuttavan lapsen sanavarastoa, tukevan kielellisen tietoisuuden ja kuullun ymmärtämisen taitojen kehittymistä sekä edistävän lapsen lukutaitoon liittyviä valmiuksia (mm. Bus, van Ijzendoorn & Pellegrini, 1995; Lerkkanen, 2006). Tutkimusten mukaan tiettyjen tekijöiden, kuten lukutyylin sekä kodin ja varhaiskasvatuksen lukuympäristöjen huomioiminen voi auttaa aikuista tukemaan lasten kielellistä kehitystä yhteisillä lukuhetkillä (Laakso, Poikkeus & Torppa, 2011; Merisuo-Storm, 2010). Yhteisten lukuhetkien on huomattu edistävän myös lapsen kiinnostusta lukemista kohtaan (Nurmilaakso & Välimäki, 2011). Parhaimmillaan yhteisen lukemisen tilanne onkin vuorovaikutusta, joka sisältää yhteistä pohdintaa ja keskustelua aikuisen ja lapsen välillä

ROS-mediated TNF-α and MIP-2 gene expression in alveolar macrophages exposed to pine dust

BACKGROUND: Respiratory symptoms, impaired lung function, and asthma have been reported in workers exposed to wood dust in a number of epidemiological studies. The underlying pathomechanisms, however, are not well understood. Here, we studied the effects of dust from pine (PD) and heat-treated pine (HPD) on the release of reactive oxygen species (ROS) and inflammatory mediators in rat alveolar macrophages. METHODS: Tumour necrosis factor-alpha (TNF-α) and macrophage inflammatory protein-2 (MIP-2) protein release, TNF-α and MIP-2 mRNA expression, and generation of ROS were studied as end points after treatment of rat alveolar macrophages with PD or HPD. In a separate series of experiments, the antioxidants glutathione and N-acetyl-L-cysteine were included in combination with wood dust. To determine the endogenous oxidative and antioxidant capacity of wood dusts, electron spin resonance (ESR) spectroscopy was used. RESULTS: After 4 h incubation, both PD and HPD elicited a significantly (p < 0.05) increased mRNA expression of TNF-α and MIP-2 as well as a concentration-dependent release of TNF-α and MIP-2 protein. Interestingly, PD induced a significantly higher TNF-α and MIP-2 production than HPD. Moreover, a significantly increased ROS production was observed in alveolar macrophages exposed to both PD and HPD. In the presence of the antioxidants glutathione and N-acetyl-L-cysteine, the PD- and HPD-induced release of ROS, TNF-α, and MIP-2 was significantly reduced. Finally, electron spin resonance analyses demonstrated a higher endogenous antioxidant capacity of HPD compared to PD. Endotoxin was not present in either dust sample. CONCLUSION: These results indicate that pine dust is able to induce expression of TNF-α and MIP-2 in rat alveolar macrophages by a mechanism that is, at least in part, mediated by ROS