Tutkimus 21.2.2020

”Tutkijaa tarvitaan olemaan utelias”

Ilmatieteen laitoksella työskentelee kolmisensataa tutkijaa. Mitä he tekevät? Miten tutkimuksen luotettavuudesta pidetään huoli? Miten kansalainen voi arvioida tutkimuksen pätevyyttä? Haastattelussa Ilmatieteen laitoksen tieteellinen johtaja Ari Laaksonen.

Ilmatieteen laitoksella tehdään maapalloon liittyvää tutkimusta. Tutkimuksen kohteina ovat muun muassa sää, ilmakehä, merten fysikaaliset ilmiöt, napa-alueet ja lähiavaruus. Valtavan laajaa tutkimuskenttää yhdistävät monipuoliset tutkimusmenetelmät. Talosta löytyy niin kokeellisen, numeerisen kuin teoreettisen tutkimuksen tekijöitä.

”Osa tutkijoista tekee mittauksia laboratorioissa, osa kehittää tietokoneohjelmia, osa työskentelee ulkona: metsässä, lumihangessa tai merellä”, Ilmatieteen laitoksen tieteellinen johtaja Ari Laaksonen kertoo.

Etelämantereella tehtiin uudenlaisia tuulen, ilman lämpötilan ja ilmankosteuden mittauksia käyttämällä kauko-ohjattuja ilma-aluksia vuonna 2013. Kuva: Priit Tisler.

Automaattiset mittauslaitteet puskevat ulos valtavan määrän dataa joka päivä. Ilmatieteen laitokselle saadaan päivittäin esimerkiksi tietoja säähän liittyvistä suureista, kuten tuulesta, sateesta ja lämpötilasta, aallonkorkeuksista, routatilanteesta ja kasvihuonekaasuista.

Lisäksi mittauksia tehdään erityisissä mittauskampanjoissa, joihin osallistuu usein lukuisia tutkijoita eri puolilta maailmaa mittaamaan yhdessä jotain tiettyä asiaa. Esimerkiksi lumen tutkimukseen liittyviä mittauskampanjoita järjestetään Arktisessa avaruuskeskuksessa Sodankylässä.

Mittalaitteet eivät korvaa ihmistä

Kun tietokoneet ja automaattiset mittaukset tuottavat jatkuvalla syötöllä valtavasti dataa, mihin ihmistä tarvitaan?

”Tutkijaa tarvitaan olemaan utelias!”, Ari Laaksonen toteaa. ”Mittalaitteet eivät ole itsessään yhtään uteliaita. Tutkija muotoilee tutkimuskysymyksen ja miettii, minkälaisilla mittauksilla kysymys voisi ratketa. Mittausten jälkeen tutkija yrittää ymmärtää, mitä laitteista tuleva data kertoo.”

Laura Joensuu tekemässä merihavaintoja tutkimusalus Arandalla. Kuva: Lauri Olander.

Tutkimuslaitteiden kehittyminen ja tietokoneiden kasvanut kapasiteetti ovat muuttaneet tutkimuksen tekoa lyhyessäkin ajassa. Ari Laaksonen kertoo esimerkkinä oman tutkimusalansa mullistavan löydön, jossa pienhiukkasten salat selvisivät kehittyneiden mittalaitteiden ansiosta.

”Helsingin yliopiston tutkimusasemalla Hyytiälässä havaittiin vuonna 1996, että ilmakehässä kaasuista muodostuu ihan uusia hiukkasia. Vuosikymmen pähkäiltiin, mitä nämä hiukkaset ovat.”

Kun tutkijat pohtivat asiaa, apuun tulivat uudet laitteet – tutkijoiden tekemiä nekin. Pienimpien hiukkasten koostumus saatiin selville kehittyneemmillä massaspektrometrilaitteilla.

”Tämä ei olisi ollut mahdollista aiemmin, koska laitteita ei ollut. Asiasta oli kyllä olemassa viitteitä ja epäsuoria mittauksia, mutta nyt aihe tunnetaan paljon tarkemmin.”

Mittalaitteet vaativat säännöllistä huoltoa. Pertti Jämsén huoltaa mareografin keskusyksikköä Dynamicumin havaintoyksikössä. Kuva: Veikko Somerpuro.

Ilmaston tutkimuksen haaste on järjestelmän monimutkaisuus

Alueellisen ja globaalin ilmaston tutkimuksessa erityistä on järjestelmän monimuotoisuus. Kokonaisuuksien ymmärtämiseksi joudutaan välillä tutkimaan ilmastoa molekyylitasolla asti.

Kansainvälisyys on ilmakehätieteissä kaiken a ja o, koska maapallon ilmakehä ei tunne valtioiden rajoja.

”Ilmastoa ei saada mallinnettua ilmakehän jokaisen kuutiosentin osalta. Ei ole tietokoneita, jotka voisivat laskea joka hetki jokaisessa kohdassa ilmaa, mitä juuri siinä kohdassa tapahtuu, vaan esitystavan on oltava paljon karkeampi. Tämä tuo haasteen ilmaston mallintamiseen”, Ari Laaksonen sanoo.

Kansainvälisyys on ilmakehätieteissä kaiken a ja o, koska maapallon ilmakehä ei tunne valtioiden rajoja. Meteorologiassa on kauan tehty yhteistyötä sään ennustamiseksi, mikä luo hyvän pohjan kansainväliselle yhteistyölle myös ilmaston tutkimuksessa.

”Sama pätee myös esimerkiksi pienhiukkasten, meren tai avaruuden tutkimisessa. Pieniä osia tutkimuksesta voi toki tehdä itsekseenkin, mutta kun halutaan tietoa isommista kokonaisuuksia, on pakko tehdä yhdessä muiden kanssa”, Ari Laaksonen summaa.

Tutkimuksen tekoa ohjaa eettinen säännöstö

Tutkimuksen luotettavuudesta pitää huolen omalta osaltaan tutkijoiden oma yhteisö. Kun useampi taho ympäri maailmaa tutkii samaa asiaa, käy ennemmin tai myöhemmin ilmi, jos joku on julkaissut virheellisiä tutkimustuloksia.

Tutkijoiden keskuudessa hälytyskellot yleensä soivat siinä vaiheessa, jos tutkimuksen tulokset vaikuttavat jollain tavoin oudoilta. Esimerkkinä Laaksonen kertoo omalta alaltaan aerosolien nukleaatiotutkimuksesta tapauksen, jossa julkaistut koetulokset menivät teorian kanssa liian täydellisesti yksi yhteen. Näitä tilanteita tulee Laaksosen mukaan harvoin.

”Perusperiaatteet ovat, että tutkimusta tehdään normaalin tieteen teon prosessin mukaisesti, rehellisesti, eikä tutkimustuloksia plagioida.”

Suomessa tieteenteon etiikkaa vahvistaa osaltaan Tutkimuseettinen neuvottelukunta, jonka käytäntöihin myös Ilmatieteen laitos on sitoutunut.  Käytäntöihin kuuluvat esimerkiksi raportointi hyvän tieteellisen käytännön vastaisesta toiminnasta ja vilppiepäilyjen selvittäminen.

Antti Hyvärinen ottaa luminäytettä GGP-jäätiköllä Tadžikistanissa. Kuva: Eija Asmi.

Aineistot ovat kaikkien saatavilla

Tutkimuksen luotettavuutta edistää myös se, että tutkimusaineistot ovat nykyisin aiempaa laajemmin kenen tahansa käytettävissä. Se mahdollistaa myös aiheiden kattavamman tutkimuksen, kun kuka tahansa voi hyödyntää samaa aineistoa.

Ilmatieteen laitoksen perusmittausdata on välittömästi mittauksen jälkeen kaikkien saatavilla. Ulkopuolisen rahan turvin tehtävässä tutkimuksessa aineistot avataan yleensä myöhemmin, jotta tutkimusryhmä ehtii itse analysoida datan ensimmäisenä.

Yksi haaste tutkimusdatan avaamisessa on se, miten tiedot saadaan käytännössä kaikkien saataville. Tähän mennessä dataa on voinut pyytää suoraan tutkijoilta. Tulevaisuudessa data sijaitsee palvelimella vapaasti ladattavissa. Ilmastotutkimuksessa, esimerkiksi ilmaston mallintamisessa, datan avaamista hankaloittaa sen suuri koko.

”Ilmakehän mallinnus tuottaa aivan järjettömän määrän dataa. Sen saattaminen avoimeksi vaatii paljon palvelintilaa ja voi tulla kalliiksi”, Ari Laaksonen pohtii.

Periaatteita datan avaamiseksi laajemmin ollaan parhaillaan luomassa. Siinä yhteydessä pohditaan myös käytäntöjä suurten datamassojen avaamiseen.

Vinkki tutkimustietoa käyttäville: katso kokonaisuutta

Tutkijat julkaisevat tutkimustuloksiaan kansainvälisissä tiedejulkaisuissa, jotta tieto saadaan leviämään tutkijayhteisöön ja laajemmin yhteiskunnan käyttöön. Julkaisuun päätyäkseen tutkimusartikkeli käy läpi tiukan seulan. Ennen tutkimusartikkelin julkaisua muut tutkijat eli vertaisarvioijat kommentoivat artikkelin käsikirjoitusta. Kommenttien perusteella tutkija täsmentää tai korjaa artikkelia.

Muut tutkijat eli vertaisarvioijat kommentoivat artikkelin käsikirjoitusta ennen kuin tutkimus julkaistaan tiedelehdessä.

Ari Laaksonen arvelee, että tavallisen ihmisen voi olla joskus haastavaa saada selville, miten luotettavaa tutkimustieto on. Yksittäisen tutkimustuloksen perusteella ei kannata vetää liian pitkälle meneviä johtopäätöksiä. Tutkimustulosten arvioinnissa kannattaa kiinnittää huomiota siihen, miten laajasti aihetta on tutkittu.

”Jos huomaa jonkin täysin uuden tutkimustuloksen, kannattaa malttaa odottaa hetki ja seurata, saavatko tutkimuksen tulokset vahvistusta toisista tutkimuksista”, Ari Laaksonen vinkkaa. ”Vaikka tutkimus julkaistaisiin arvostetussa tiedelehdessä, kuten Nature tai Science, kannattaa katsoa, mitä muita tutkimuksia aiheesta on julkaistu. Kannattaa myös seurata alaa tuntevia asiantuntijoita, joilla on hyvä näkemys tutkimusaiheen kokonaisuudesta.”

Artikkelin pääkuva: Anne-Mari Mäkelä ilmanlaadun laboratoriossa. Kuva: Veikko Somerpuro.