Ilmansaasteiden päästöjen mallinnus
Ilmansaasteiden päästöjen arvioinnin tukena käytetään yhdennettyjä arviointimalleja, joiden käyttö mahdollistaa monipuolisten päästöjen vähentämisstrategioiden kehittämisen ja edesauttaa ilmaston, ihmisten terveyden sekä ympäristön tilan paranemista.
FRES-mallin avulla tutkitaan päästöjen tulevaisuuden kehitystä ja päästövähennysten mahdollisuuksia
Tärkein Suomen tason työkalu on Suomen ympäristökeskuksessa kehitetty Alueellinen päästöskenaariomalli FRES (Finnish Regional Emission Scenario model). Mallin tuloksia käytetään sekä tieteellisessä arvioinnissa että poliittisen päätöksenteon tukena. Tarkasteluja voidaan tehdä muun muassa päästöjen tulevaisuuden kehityksen, päästörajoitusten eri mahdollisuuksien sekä niiden kustannuksien arvioimiseksi eri aluemittakaavoissa. Pitkäaikainen yhteistyö kansallisten ja kansainvälisten tutkimusryhmien kanssa mahdollistaa kattavan arviointikehikon luomisen ja tieteellisesti korkeatasoiset tulokset. FRES-mallia käytetään muun muassa kansallisena vertailumallina IIASA:n GAINS-mallille osana YK:n Euroopan talouskomission (UNECE) Yhdennetyn arviontimallinnuksen työryhmän (Task Force on Integrated Assessment Modelling, TFIAM) työtä.
FRES-malli laskee yhtenäisessä kehikossa useita eri ilmansaasteiden ja kasvihuonekaasujen päästökomponentteja useilla eri alue- ja aikatasoilla; tarkimmillaan päästöt voidaan kuvata 250 m x 250 m alue- ja 1 h aikaresoluutiolla. Mallin tietoja voidaan käyttää myös erilaisissa ilmakehässä kulkeutumista kuvaavissa leviämismalleissa, ja FRES-malli sisältää leviämismallin primäärisille PM2,5-hiukkasille ilmansaasteiden terveysvaikutusten tutkimiseksi. Leviämismallia on kehitetty yhdessä Ilmatieteen laitoksen (IL) ja Terveyden ja hyvinvoinnin laitoksen (THL) kanssa.
- FRES-mallin yksityiskohtainen kuvaus (Karvosenoja 2008) (Helda)
- Esimerkki FRES-mallilla tehdystä puun pienpolton terveysvaikutusarvioista
Laskentamalleilla tutkitaan lisäksi mustan hiilen ja muiden ilmastoon vaikuttavien yhdisteiden päästöjä eri sektoreilta Suomessa. Tutkimusten tavoitteena on arvioida päästöjen ja ilmastovaikutusten kehitystä tulevaisuudessa sekä mahdollisuuksia vähentää päästöjä ja niiden ympäristövaikutusta. Lisäksi tutkimustiimi tukee ympäristöministeriötä ja useita kansainvälisiä työtyhmiä mustan hiilen ja muiden lyhytikäisten ilmastoon vaikuttavien yhdisteiden (SLCF) liittyvässä työssä
Kansainväliset työryhmät
Climate and Clean Air Coalition (CCAC)
The Climate and Clean Air Coalition on vapaaehtoinen yhteistyöryhmä, johon kuuluu valtioita, kansainvälisiä järjestöjä, yrityksiä ja muita instituutioita, jotka ovat sitoutuneet parantamaan ilmanlaatua ja hillitsemään ilmastonmuutosta vähentämällä lyhytikäisiä ilmastovaikutteisia ilmansaasteita (SLCP = Short-Lived Climate Pollutants).
Arctic Council Expert Group on Black Carbon and Methane (EGBCM)
Asiantuntijaryhmän tarkoituksena on arvioida säännöllisesti mustan hiilen ja metaanin päästöjen kehitystä Aktisen neuvoston jäsen- sekä tarkkailijamaissa, sekä tuottaa päätöksentekijöille ajanmukaista tietoa tehokkaista päästövähennyskeinoista.
AMAP SLCP Expert Group
Tiedepainotteinen asiantuntijaryhmä, joka toimii Arktisen neuvoston AMAP-ohjelman alla. Ryhmä tuottaa arvioitiraportteja arktiseen ilmastonmuutokseen liittyen.
Ilmansaasteiden haittakustannusmalli tukee strategista päätöksentekoa
Ilmansaasteiden haittakustannusmallilla (IHKU) on mahdollista arvioida pienhiukkaspitoisuuksien rajoittamisella saavutettavia terveysvaikutuksia ja arvottaa ne rahallisesti. IHKU-mallia on mahdollista hyödyntää kansallisen tason IHKU- sekä kuntason IHKU-haittakustannuslaskurien kautta. IHKU-mallin laskentaa on hyödynnetty KILTOVA-2 -hankkeessa kuntien ilmastotoimien vaikutustenarviointityökalun (KILTOVA) kehityksessä. Työkalulla voidaan arvioida kuntien tekemien toimenpiteiden kasvihuonekaasupäästöjen lisäksi myös toimien aiheuttamia talous- ja terveysvaikutuksia.
Julkaisuja
Tieteelliset artikkelit
- Paunu, V. V. 2025. Put emissions on the map-geospatial approach to air pollution emission analysis. School of Engineering | Doctoral thesis (article-based). Department of Built Environment.
- Paunu, V.-V., Karvosenoja, N., Segersson, D., López-Aparicio, S., Nielsen, O.-K., Schmidt Plejdrup, M., Thorsteinsson, T., Vo, D.T., Kuenen, J., Denier van der Gon, H., Jalkanen, J.-P., Brandt, J., Geels, C., 2024. Air pollution emission inventory using national high-resolution spatial parameters for the Nordic countries and analysis of PM 2.5 spatial distribution for road transport and machinery and off-road sectors. Earth Syst. Sci. Data 16, 1453–1474.
- Paunu, V.-V., Karvosenoja, N., Segersson, D., López-Aparicio, S., Nielsen, O.-K., Plejdrup, M.S., Thorsteinsson, T., Niemi, J.V., Vo, D.T., Denier van der Gon, H.A.C., Brandt, J., Geels, C., 2021. Spatial distribution of residential wood combustion emissions in the Nordic countries: How well national inventories represent local emissions? Atmospheric Environment 264, 118712.
- McCarty, J.L., Aalto, J., Paunu, V.-V., Arnold, S.R., Eckhardt, S., Klimont, Z., Fain, J.J., Evangeliou, N., Venäläinen, A., Tchebakova, N.M., Parfenova, E.I., Kupiainen, K., Soja, A.J., Huang, L., Wilson, S., 2021. Reviews and syntheses: Arctic fire regimes and emissions in the 21st century. Biogeosciences 18, 5053–5083.
- Böttcher, K., Paunu, V.-V., Kupiainen, K., Zhizhin, M., Matveev, A., Savolahti, M., Klimont, Z., Väätäinen, S., Lamberg, H., Karvosenoja, N., 2021. Black carbon emissions from flaring in Russia in the period 2012-2017. Atmospheric Environment 118390.
- Kühn, T., Kupiainen, K., Miinalainen, T., Kokkola, H., Paunu, V.-V., Laakso, A., Tonttila, J., Dingenen, R.V., Kulovesi, K., Karvosenoja, N., 2020. Effects of black carbon mitigation on Arctic climate. Atmospheric Chemistry and Physics 20, 5527–5546.
- Kupiainen, K., Stojiljkovic, A., Paunu, V.-V., Karvosenoja, N., Karppinen, A., Kukkonen, J., Kangas, L., Kauhaniemi, M., Denby, B. & Hänninen O. 2020. Characteristics and mitigation of vehicular non-exhaust particle emissions in Nordic conditions. In: Mensink, C., Gong, W., Hakami, A. (eds.). Air pollution modelling and its application XXVI, Springer Proceedings in Complexity, Springer Nature, Switzerland. Pp. 211-216. ISBN 978-3-030-22054-9. ITM 2018 Proceedings. https://doi.org/10.1007/978-3-030-22055-6_33
- Savolahti, M. 2020. Climate and health impacts of residential wood combustion in Finland. Aalto University publication series Doctoral dissertations, 1799-4942 ; 32. Aalto yliopisto. Department of Mechanical Engineering, 2020. Espoo. ISBN:978-952-60-8966-9. https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/43035
- Karvosenoja, N., Paunu, V.-V., Savolahti, M., Kupiainen, K., Kukkonen, J., & Hänninen, O. 2020. A high-resolution national emission inventory and dispersion modelling - Is population density a sufficient proxy variable? In: Mensink, C., Gong, W., Hakami, A. (eds.). Air pollution modelling and its application XXVI, Springer Proceedings in Complexity, Springer Nature, Switzerland. ITM 2018 Proceedings. 2020 Pp. 199-204. ISBN 978-3-030-22054-9. https://doi.org/10.1007/978-3-030-22055-6
- Kukkonen, J., Savolahti, M., Palamarchuk, Y., Lanki, T., Nurmi, V., Paunu, V.-V., Kangas, L., Sofiev, M., Karppinen, A., Maragkidou, A., Tiittanen, P. & Karvosenoja, N. 2020. Modelling of the public health costs of fine particulate matter and results for Finland in 2015. Atmospheric Chemistry and Physics; 20 (15): 9371-939 https://acp.copernicus.org/articles/20/9371/2020/
- Savolahti, M. 2020. Puun pienpolton ilmasto- ja terveysvaikutukset Suomessa. Aalto yliopisto, konetekniikan laitos. Aalto University publication series Doctoral Dissertations 32/2020, 44s. 63 liitesivua.
- Savolahti, M., Karvosenoja, N., Soimakallio, S., Kupiainen K., Tissari J., Paunu V.-V. 2019. Near-term climate impacts of Finnish residential wood combustion. Energy Policy 133:110837.
- Savolahti, M., Lehtomäki, H., Karvosenoja, N., Paunu, V.-V., Korhonen, A., Kukkonen, J., Kupiainen, K., Kangas, L., Karppinen, A., Hänninen O. 2019. Residential wood combustion in Finland : PM2.5 emissions and health impacts with and without abatement measures. International Journal of Environmental Research and Public Health; 16 (16): 2920.
- Kupiainen, K. J., Aamaas, B., Savolahti, M., Karvosenoja, N., Paunu, V.-V. 2019. Climate impact of Finnish air pollutants and greenhouse gases using multiple emission metrics. Atmospheric Chemistry and Physics 19 (11): 7743–7757.
Raportit
Savolahti, M. 2019. Uusimmat arviot puulämmityksen päästöjen terveys- ja ilmastovaikutuksista. Ympäristö ja Terveys; 50 (6): 12-20.
Vihanninjoki, V. 2015. Hajautettu energiantuotanto Suomessa - Nykytila ja tulevaisuus sekä vaikutukset ilmanlaatuun. Suomen ympäristökeskus Syke. 61 s. (pdf, 1.93 Mt) Savolahti, M., Karvosenoja, N., Kupiainen, K., Paunu, V-V. 2015. Pienpolton päästövähennyskeinojen kustannustehokkuus ja vaikutukset väestöaltistukseen. Suomen ympäristökeskus Syke. 2.2.2015. 17 s. (pdf, 401.32 kt)
Media ja esitykset
Englanninkieliset esitykset
- Poster: An integrated tool to assess the climate and health benefits of urban strategies and measures. 2022. (pdf, 3.84 Mt)
- Podcast: Environmental and health impacts of residential wood combustion. (Researchpod)
- IBFRA 2023 Poster, Future pathways for Arctic forest fires, Ville-Veikko Paunu. (pdf, 323.09 kt)
- The Arctic on Fire. ABC-iCAP COP27 side event streamed presentation (16 November 2022), (Youtube). Jessica McCarty and Ville-Veikko Paunu.
Suomenkieliset esitykset
- Ilman pienhiukkasten ympäristövaikutusten arviointi 22.3.2019 (Ilmansuojeluyhdistys ry).
- Ilmansaasteiden haittakustannusmalli Suomelle (IHKU) 23.8.2017. (pdf, 1.19 Mt)
- Arktisen laivaliikenteen päästöt muuttuvassa ilmastossa 2.10.2015. (pdf, 1.5 Mt)
- Hajautettu energiantuotanto Suomessa -nykytila ja tulevaisuus sekä vaikutukset ilmanlaatuun 30.6.2015 (pdf, 186.71 kt)
- Musta hiili arktisella alueella 28.5.2015 (pdf, 1.22 Mt)
- Tulisijan käyttäjän vaikutus päästöihin ja katsaus kehitteillä oleviin ratkaisuihin 22.5.2014. (pdf, 938.47 kt)
Hankkeet
Käynnissä olevat hankkeet
Päättyneitä hankkeita
- Mustahiilijalanjäljen konseptin ja ilmakehää lämmittävän mustan hiilen päästöjen ja vaikutusten metriikan kehittäminen (BC Footprint).
- Kuntien ilmasto-ohjelmien vaikutusarviointityökalun kehittäminen (KILTOVA-2).
- Ilmastoon ja ilmansaasteisiin vaikuttava arktinen musta hiili (ABC-iCAP) (vain englanniksi)
- Ilmansaasteiden vaikutusten jakautuminen ja siihen liittyvät terveysvaikutukset ja hyvinvointi Pohjoismaissa (NordicWelfAir).
- Uusi arvio mustasta hiilestä Euraasian arktisella alueella: historiallisista pitoisuuksista ja päästölähteistä tulevaisuuden ilmastovaikutuksiin (NABCEA).
- Ilmansaasteiden haittakustannusmalli Suomelle (IHKU).
- Arktisen alueen mustan hiilen ilmastovaikutusten merkittävyyden arviointi verrattuna pölylähteisiin (IBA-FIN-BCDUST).
Yhteystiedot
• Niko Karvosenoja, ryhmäpäällikkö, ilmansaasteiden päästöjen yhdennetty mallinnus
• Ville-Veikko Paunu, tutkimusinsinööri, ilmansaasteiden päästöjen spatiaalinen mallinnus, FRES-mallin tekninen toteutus MATLABilla
• Mikko Savolahti, erikoistutkija, ilmakehän hiukkaset, ilmapäästöjen kokonaismallinnus
• Ismo Entsalo, tutkija, ilmansaasteiden spatiaalinen mallinnus
