Teema 30.6.2016

Tutkimusinfrastruktuurit toteuttavat tieteen tärkeintä tehtävää

Suomen ilmakehäosaaminen on viime aikoina noussut maailmankartalle muun muassa ICOSin ja ACTRISin kaltaisten tutkimusinfrastruktuurien ansioista, sillä kyseisiä toimijoita hallinnoidaan Helsingin Kumpulasta käsin. Mitä tutkimusinfrastruktuureilla oikeastaan tarkoitetaan? Mikä niiden rooli on? Näitä kysymyksiä valottaa Ilmatieteen laitoksen tutkimusjohtaja Yrjö Viisanen.

Kumpulan tiedekampuksella kuhisee. Viime joulukuussa kampukselle perustettiin eurooppalaisen ICOS (Integrated Carbon Observation System)- tutkimusorganisaation päämaja. Tämän lisäksi Ilmatieteen laitos ja Helsingin yliopisto johtavat toisen eurooppalaisen tutkimusinfrastruktuurin, ACTRISin (Aerosols, Clouds and Trace gases Research Infrastructure) rakentamista Euroopassa. Tavoitteena on perustaa ACTRISin päämaja Kumpulaan vuoteen 2020 mennessä. Siinä missä vuonna 2015 toimintansa aloittanut ICOS keskittyy tuottamaan havaintoja ja tietoja kasvihuonekaasujen pitoisuuksista, lähteistä ja nieluista, tänä vuonna käynnistynyt ACTRIS tuottaa tietoa pienhiukkasista, pilvistä ja hivenkaasuista. ACTRIS-tutkimusinfrastruktuurin tuottamaa tietoa hyödynnetään ilmastonmuutoksen, ilmanlaadun ja terveyden aloilla.  Sekä ICOS että ACTRIS kuuluvat Euroopan tutkimusinfrastruktuurien ESFRI-tiekartalle, jolle on valittu kansainvälisesti merkittäviä ja tieteellisesti huippulaatuisia hankkeita, joihin löytyy laaja tuki monista Euroopan maista. Vuonna 2020 ICOS- ja ACTRIS-tutkimusinfrastruktuurien yhteenlaskettua 85 miljoonan euron vuosibudjettia ja eurooppalaisia toimintoja ohjataan Kumpulasta käsin. Rahoituksen tutkimusinfrastruktuurit saavat jäsenmailta sekä Euroopan komissiolta.

Tiedeyhteisölle infrastruktuurien merkitys on selvä, mutta mitä suuren yleisön tulisi tietää hankalan kuuloisista tutkimusympäristöistä?

Pohjimmiltaan edellä mainitut tutkimusinfrastruktuurit osaltaan mahdollistavat tieteenteon tärkeimmän tehtävän: luotettavan tiedon tuottamisen sen tueksi, että tulevien sukupolvien mahdollisuus elämään maapallolla säilyy. Käytännössä niiden päätarkoituksena on tuottaa yhteisin ja luotettavin menetelmin dataa kaikkien tutkijoiden käyttöön.

Säähavainnot suunnannäyttäjänä

Ilmastonmuutokseen liittyvän tutkimustiedon kerääminen on tärkeä osa Ilmatieteen laitoksen toimintaa. Yrjö Viisanen sanoo, että meteorologinen tiedeyhteisö on toiminut tutkimusinfrastruktuurien tiennäyttäjänä, sillä yhteisöllä on kautta aikojen ollut tarve säähavaintojen systemaattiselle keräämiselle operatiivisen toiminnan tueksi. ”Sääpuolella maailman ilmatieteen järjestö WMO on koordinoinut säähavaintojen keruuta kansainvälisesti. ESFRI-tiekartan tutkimusinfrastruktuurit tekevät samankaltaista työtä ilmastonmuutokseen liittyvien havaintojen keruun ympärillä”, Viisanen vertaa.

Kuva 1. Suomen vuosikeskilämpötila 1847–2015 [1]. Punaisilla ympyröillä merkityt vuosittaiset arvot perustuvat koko Suomen kattavaan hila-aineistoon [2]. Punainen pisteviiva osoittaa keskimääräisen vuosikeskilämpötilan kulun. Lämpötilan vuosikymmenittäin lasketut keskiarvot on esitetty mustalla viivalla, ja näille lasketut 50 ja 95 %:n epävarmuusrajat tumman ja vaalean harmailla palkeilla [1]. Kuvan saa suuremmaksi klikkaamalla sitä.
Kuva 1. Suomen vuosikeskilämpötila 1847–2015. Punaisilla ympyröillä merkityt vuosittaiset arvot perustuvat koko Suomen kattavaan hila-aineistoon. Punainen pisteviiva osoittaa keskimääräisen vuosikeskilämpötilan kulun. Lämpötilan vuosikymmenittäin lasketut keskiarvot on esitetty mustalla viivalla, ja näille lasketut 50 ja 95 %:n epävarmuusrajat tumman ja vaalean harmailla palkeilla. Lähde: Ilmasto-opas.fi
Kuva 2. Hiilidioksidin pitoisuus ilmakehässä kasvaa kiihtyvällä tahdilla. Kuvassa ilmakehäpitoisuuden vuosikeskiarvot Mauna Loalta Havaijilta ja Pallakselta Lapista sekä pitoisuuden kasvu kalenterivuotta kohti, mihin on sovitettu eksponentiaalinen kasvu ja 95% luotettavuusväli. Vuosikeskiarvot ovat Pallaksella korkeampia, koska talvella pitoisuus on suurempaa. Pallaksella pitoisuuden vuosittainen kasvu vaihtelee enemmän, koska suuret päästölähteet ja metsänielut ovat lähempänä.
Kuva 2. Hiilidioksidin pitoisuus ilmakehässä kasvaa kiihtyvällä tahdilla. Kuvassa ilmakehäpitoisuuden vuosikeskiarvot Mauna Loalta Havaijilta ja Pallakselta Lapista sekä pitoisuuden kasvu kalenterivuotta kohti, mihin on sovitettu eksponentiaalinen kasvu ja 95% luotettavuusväli. Vuosikeskiarvot ovat Pallaksella korkeampia, koska talvella pitoisuus on suurempaa. Pallaksella pitoisuuden vuosittainen kasvu vaihtelee enemmän, koska suuret päästölähteet ja metsänielut ovat lähempänä. Kuva: Tuomas Laurila

Hyvälaatuisia ja systemaattisesti kerättyjä havaintoja kuvaavat oheiset kuvat Suomen keskilämpötilan noususta vuodesta sekä Pallaksen ja Mauna Loan hiilidioksidipitoisuuden kasvusta. Ilmastonmuutos ilmiönä on erityisen kiinnostava, mutta valitettavasti ilmastonmuutostutkimuksen kannalta havaintolaittein tehdyt havainnot alkavat vasta melko myöhään, 1800-luvulla. Maailmanlaajuisesti systemaattisesti kerättyjä havaintoja tarvitaan, jotta voidaan tehdä skenaarioita tulevaisuuden ilmastosta. ”Tutkimusinfrastruktuurien kehittäminen varmistaa, että laadukkaita havaintoja saadaan. Tarve tällaisille infrastruktuureille onkin siksi yleisesti tiedostettu”, sanoo Viisanen.

Jotta ICOSin ja ACTRISin kaltaisiin infrastruktuureihin pääsee mukaan, tarvitaan kattava kansallinen havaintoverkosto, mutta yksin sekään ei riitä. Lisäksi vaaditaan korkeatasoista osaamista tutkimuksen parissa. ”Suomeen on saatu johtavia rooleja tutkimusinfrastruktuureissa, sillä meillä menee hyvin molemmilla alueilla”, Viisanen tiivistää.

Miksi päämajat on sitten saatu juuri Helsingin Kumpulaan?

Viisasen mukaan pääsyy on dynaamisessa tiedeyhteisössä, jollainen Kumpulan tiedekampukselle on syntynyt. ”Olemme muun muassa olleet jo 13 vuotta akatemiatutkimuksen huippuyksikkö yhdessä yliopiston kanssa”, kertoo Viisanen esimerkkinä. ”Kumpulan valikoituminen johtaviin rooleihin kertoo kansainvälisestä arvostuksesta ja tutkimustyön korkeasta tasosta. Meille on myös muodostunut perinne Ilmatieteen laitoksen ja yliopiston välisestä toimivasta yhteistyöstä, jonka kautta on totuttu tekemään yhteistyötä sen sijaan, että ajettaisiin vain omia intressejä.”

Yleisesti tutkimusinfrastruktuurit ovat valtiontasoisia, ja monesta maasta edustajana toimii tutkimuslaitosten sijasta yliopisto. Globaalilla tasolla infrastruktuurien edustavuudessa on vielä parantamisen varaa – tällä hetkellä mukana ovat rikkaat maat, sillä vastaavia rakennelmia on vasta Euroopassa, Yhdysvalloissa ja Australiassa. ”Suomessa ja Euroopassa esimerkiksi Venäjä-yhteistyötä pyritään parhaillaan laajentamaan, sillä Venäjän saaminen mukaan olisi ehdottoman tärkeää”, Viisanen huomauttaa.

Mukanaolo tuo hyötyjä ja vastuita

Tutkimusinfrastruktuureissa mukanaolo tuo Suomelle ja jäsenorganisaatioille monenlaisia hyötyjä. Johtavien roolien ansiosta suomalainen osaaminen näkyy maailmalla, ja lisäksi mukanaolo tuo uskottavuutta tutkimusmaailmassa sekä hyödyttää paitsi Suomen brändiä, lopulta myös talouselämää.

Hyötyjen lisäksi infrastruktuureissa mukanaolo tuo myös vastuuta, sillä Viisasen mukaan mukana tulee tieteellinen ja moraalinen velvoite ja pitkän tähtäimen velvollisuus tarjota tulevaisuuden tieteen tekemiselle parhaat mahdolliset edellytykset.

Jos palataan takaisin siihen, mitä tiedeyhteisön ulkopuolisen yleisön tulisi tutkimusinfrastruktuurien toiminnasta tietää, onko niiden tarkoituskaan olla suurelle yleisölle näkyviä toimijoita?

Viisasen mukaan ei ole tarkoituksenmukaista rakentaa tutkimusinfrastruktuureille kovin näkyvää brändiä, sillä niiden rooli on olla koordinoivia tahoja, joiden toimijat ovat itsenäisiä ja kansallisesti valmiiksi tunnettuja. Ennen kaikkea nämä tutkimusympäristöt ovat siis sateenvarjo-organisaatioita. Koordinointirooli näkyy käytännössä erimerkiksi siinä, että aikaisemmin kaikilla tutkimuslaitoksilla oli omat havaintojärjestelmät, joita tutkimusinfrastruktuurien avulla on kehitetty ja yhtenäistetty.

Lopuksi Viisanen vielä kiteyttää Ilmatieteen laitoksen roolin osana tutkimusinfrastruktuureita.

”Näen tämän yhtä tärkeänä asiana kuin hyvän ympäristöpolitiikan tukemisen tai erinomaisten operatiivisten palvelujen tuottamisen: luonnontieteellinen perusta on se, millä me toimimme.”