Avoin tieto - avain korkeatasoiseen kansainväliseen tutkimukseen. Markku Kulmala Helsingin Yliopisto Fysiikan Laitos

Transkriptio

1 Avoin tieto - avain korkeatasoiseen kansainväliseen tutkimukseen Markku Kulmala Helsingin Yliopisto Fysiikan Laitos

2 Avoin DATA Mittausdata Analysoidut tulokset Mallitulokset Globaaleihin haasteisiin mahdoton vastata ilman avointa dataa Datavirtojen sulkeminen estää myös virtojen sulkijoiden etenemisen

3 Kumman valitset? Positiivinen kierre Avoin data Tiedon siirto Uuden oppinen Uudet ratkaisut Nouseva tiedon taso Läpimurrot Huippujulkaisut Kv tieteellinen johtajuus Negatiivinen kierre Suljettu data Tieto vain itselle Hidastunut/estynyt tiedon vaihto Tiedon taso laskussa Rajojen ylitys vaikeutuu Tieteellinen eristyneisyys

4 Scope of Environmental Research Global warming Earthquakes Climate change Air quality Fresh water Volcanoes Energy Ocean acidification Deforestification Epidemic deseases Chemicalisation Biodiversity loss Food supplies

5 The Climate System: Interactions The climate system: interactions

6 Muuttuva ilmasto: Mitä tiedetään Maapallolla on luonnollinen kasvihuoneilmiö Ilman luonnollista kasvihuoneilmiötä noin - 18 o C Nyt noin 14 o C Hiilidoksidin ja muiden kasvihuonekaasujen pitoisuus voimakkaassa nousussa Monenlaisia takaisinkytkentöjä Ilmasto muuttuu mutta miten?

7 Atmospheric CO 22 Concentration Year 2008 Atmospheric CO 2 concentration: 385 ppm 38% above preindustrial

8 5 0 Recent emissions Trajectory of Global Fossil Fuel Emissions CO 2 Emissions (GtC y -1 ) Actual emissions: CDIAC Actual emissions: EIA 450ppm stabilisation 650ppm stabilisation A1FI (Avgs.) A1B A1T A2 B1 B : Emissions:8.4±0.5 PgC Growth rate: -1.3% 1990 level: +37% Growth rate: +3.2% 2010 (projected): Growth rate: >3% Raupach et al 2007, PNAS; Global Carbon Project 2009, Friedlingstein et al. 2010, Nature Geoscience; Gregg Marland, Thomas Boden-CDIAC 2010

9 Impacts of Economic Crises on C Emissions Peters et al. 2011, Nature CC

10 Fate of Anthropogenic CO 2 Emissions (2010) 9.1±0.5 PgC y ±0.2 PgC y -1 50% 2.6±1.0 PgC + y-1 0.9±0.7 PgC y 26% -1 Calculated as the residual of all other flux components 24% 2.4±0.5 PgC y -1 Average of 5 models Global Carbon Project 2010; Updated from Le Quéré et al. 2009, Nature Geoscience; Canadell et al. 2007, PNAS

11

12 Visibility Antarctica: > 80 km New Delhi: < 1.5 km Kuvat:Ismo K. Koponen ja Petteri Mönkkönen

13 Atmospheric Brown Cloud (Pollution)

14 Ilmasto ja aerosolihiukkaset Hyvät aerosolihiukkaset Hidastavat ilmastonmuutosta Metsistä ja muusta biosfääristä Pahat aerosolihiukkaset Kiihdyttävät ilmastonmuutosta Musta hiili (noki) epätäydellisestä palamisesta Energiantuotannosta ja liikenteestä Ilmaston ja ilmanlaadun vuorovaikutukset Hiukkaset ja terveys Clean the Air, Heat the Planet (Science, 2009)

15 Lähestymistapa: Miten vastata tieteellisin kysymyksiin? Selkeä ja kunnianhimoinen visio Empiirinen ja kokeellinen tutkimus (laboratorio- ja kenttätutkimus, laitekehittely,...) Teoreettinen tutkimus (teoriat, simulaatiot, mallinus, mallien kehitystyö,..) Poikki- ja monitieteisyys Tutkimuksesta innovaatiohin (uudet PK-yritykset) Kulmala et al., 2009, EUCAARI, ACP

16 Bytes per day Data Challenges Exa Bytes Genomics Climate, Environment Physics and Astronomy Peta Bytes Blue Waters Climate, Environment LHC Tera Bytes LHC LSST Genomics Giga Bytes Courtesy: T. Kileen, NSF Interoperability of Data

17

18

19 SMEAR II-station (boreal forest, country side)

20 Continuous Measurements

21 New particle formation event on

22 Monthly medians Kulmala et al., 2010, ACP

23 CO 2 concentration + Aerosol concentration - + +? Temperature + + Photosynthesis +? BVOC emissions Kulmala et al., 2004, ACP

24 Metsien merkitys ilmastonmuutokselle Hiilinielu Fotosynteesi Aerosolihiukkasten muodostaja fotosynteesin/fotorespiraation sivutuotteena syntyy hiilivetyjä jotka hapettuvat ilmakehässä ja tiivistyvät aerosolihiukkasiksi ja/tai aerosolihiukkasiin

25 Yhteiskunnallinen vaikuttavuus Applied Research Basic Research Innovations Policy Society

26 A Forcing - direct anthropogenic - indirect anthropogenic - natural E m i s s i o n s E D Other feedbacks in the climate system Society and human activities B Climate change / Focus on the Arctic C Arctic warming Changes in the cryosphere -snow - sea ice - land ice CRAICC: Interlinks between different components in climate change and cryosphere

27 RESEARCH INFRASTRACTURES RESEARCH EDUCATION INNOVATION GLOBAL EUROPEAN FLUXNET ICOS COPAL IAGOS ACTRIS GAW ANAEE LifeWatch SIOS INGOS IGBP/iLEAPS IPCC EUCAARI Pegasos GHG Europe NitroEurope Summer/Winter Schools & Field and Lab Courses/Seminars MarieCurie-iLEAPS MarieCurie-Cloud EXPEER EINAR NORDIC - BALTIC BACCI stations CRAICC CBACCI NordFlux DEFROST,SVALI ABS NATIONAL FCoE ACCC SMEAR stations ileaps IPO CLEEN Ltd NEESPI IPO P-S GAW EUCAARI IPO Air Modus ICOS Finland PO Coordination Steering Committee /Board membership PI or related contribution Planned activities

28 Abbreviations: ABS=Atmosphere-Biosphere Studies; ACTRIS = European aerosol and atmospheric chemistry infrastructure; BACCI= Research Unit on Biosphere-Aerosol-Cloud-Climate Interactions; CBACCI=Carbon- Biosphere-Atmosphere-Cloud-Climate- Interactions; COPAL= COmmunity heavy-payload Long endurance Instrumented Aircraft for Tropospheric Research in Environmental and Geo-Sciences; CRAICC= Cryosphere-Atmosphere Interactions in a Changing Arctic Climate; EINAR= European Institute of Atmospheric Sciences and Earth System Research; EUCAARI= European Integrated Project on Aerosol-Cloud-Climate-Air Quality Interactions; EUSAAR= European Supersites for Atmospheric Aerosol Research; FCoE=Finnish Centre of Excellence in Physics, Chemistry, Biology and Meteorology of Atmospheric Composition and Climate Change; GS= Finnish graduate school; IAGOS= In-service Aircraft for Global Observing System; ICOS =Integrated Carbon Observation System; IGBP= International Geosphere-Biosphere Program; ileaps=integrated Land Ecosystem Atmosphere Processes Study; IMECC= Infrastructure for Measurements of the European Carbon Cycle; P-S GAW= Pallas-Sodankylä Global Atmosphere Watch Station; PEGASOS= Pan-European Gas-AerosSOls-climate interaction Study; SIOS= Svalbard Integrated Arctic Earth Observing System; SMEAR=Station for Measuring Ecosystem-Atmosphere Relations

29 Muuttuva ilmasto Mistä johtuu Kulutus kasvaa Päästöt kasvavat Saasteet lisääntyvät Ilmasto muuttuu, terveysriskit Mitä tehdä Ymmärryksen kasvu Mittaukset, mallit Monitieteiset lähestymistavat Avoin data Ilmastopaneeli Hillintä päästövähennykset Energiatehokkuus Geoengineering Sopeutuminen Uudet olosuhteet

30 A lot has been done since the last ten years... Is this sufficient? Facing Challenges... A formula: U x V x C x F > R Do we have a clear (U)nderstanding and (V)ision, (C)apacity to Change, as well as (F)easible plans to face inherent Resistance to change? Slide by Hervé Péro European Commission, Unit B3, DG Research & Innovation

31 Tutkimustyön kehitysvaiheita Metsästys / kalastus Hyvä onni Maanviljelys SMEAR Teollisuus Erikoistunut henkilökunta Palvelut Yhteiskunnan tarpeisiin vastaaminen