Wallenberg Scholar Ilona Riipinen har samlat sin forskargrupp kring uppgiften att samordna över tjugo års forskning om atmosfären. Sedan 2011 har hon forskat i atmosfärsvetenskap vid Stockholms universitet och 2017 blev hon en av lärosätets yngsta professorer.

– De senaste 20 åren har vi byggt upp en spetskompetens – hela tiden med målet att förbättra dagens klimatmodeller och de regionala modellerna som mäter luftkvaliteten, säger Ilona Riipinen, professor i atmosfärsvetenskap.

Nu tar hon och hennes forskargrupp steget till att uppdatera dagens klimatmodeller för att de bättre ska beskriva hur moln, regn och partiklar påverkar planetens framtid.

Atmosfären fylld av aktivitet

Atmosfären är det tunna men livsviktiga lager av gaser och partiklar som omger jorden. I gaslagren pågår en mängd kemiska och fysikaliska processer som påverkar allt från energibalans och klimat till luftkvalitet.

Särskilt viktiga är de små partiklar, aerosolpartiklar, som bidrar till både moln- och isbildning i atmosfären.

– När vi pratar om atmosfäriska aerosolpartiklar och molnbildning betonar vi gärna hur komplicerat det är – och det är ett mycket utmanande område. Vårt mål är därför att sammanställa och förenkla den kunskap vi har om fasövergångar i atmosfären till användbara numeriska modeller.

Även om kunskapen förenklas så är forskargruppen mycket mån om att inte tappa den vetenskapliga noggrannheten, betonar hon.

Men svårigheterna är många, inte minst att rent matematiskt ta hänsyn till olikheterna som finns mellan olika former av partiklar och gaser. Partiklarna är olika stora, reflekterar strålning olika mycket och skiljer sig även från varandra rent kemiskt. Även gasmolekylerna har olika storlek och rör sig på individuella sätt genom atmosfärens lager.

– I princip skulle vi behöva ta hänsyn till hela den här komplexiteten. Med det går inte så därför är det viktigt med att kunna förenkla skeendet för att beskriva det numeriskt och matematiskt. Och det är en intellektuellt mycket spännande uppgift, säger hon.

Sammanför olika fält

Arbetet ska sammanföra kunskap och forskare från olika områden. Dels den mycket detaljerade kunskapen som finns om atmosfärens molekylära processer, dels den delen av forskarsamhället som arbetar aktivt med själva klimatmodellerna.

Under perioden 2019–2024 ledde Ilona Riipinen det EU-stödda projektet FORCeS som till viss del la grunden för att sammanföra de olika fälten.

– Mina rötter inom fysik och kemiteknik har gett mig en förståelse av de detaljerade molekylära processerna. Samtidigt har jag under tiden vid Stockholms universitet lärt mig mer om den större kontexten av klimatmodeller. Nu är jag redo att knyta ihop dessa delar, säger hon.

Om vi lyckas knäcka problemet med aerosolernas påverkan på molnbildning och nederbörd, då blir jag nöjd - och det är inte en orealistisk uppgift.

Målet är att klimatmodellerna inte bara ska bli bättre på att förutsäga till exempel en stigande temperatur, men också kunna visa varför stigningen sker utifrån orsakskedjor som forskarna funnit i naturen.

– Bland annat hoppas vi bättre kunna förutsäga hur stor uppvärmning vi kan förvänta oss vid en viss ökning av koldioxidhalten och hur det förändrar vattnets kretslopp. Det skulle ge oss en större förståelse för klimatkänsligheten och göra det möjligt att bättre förutsäga förändringar, till exempel i nederbördsmönstren.

Mätdata viktiga

I arbetet används en kombination av avancerade numeriska modeller och långa mätserier från forskningsstationer över hela världen. När Ilona Riipinen visar runt på institutionen för miljövetenskap får vi kryssa mellan stora packlårar av trä. De är fyllda av mätinstrument som fraktas till olika platser i världen för att fånga in data. Genom fältstudier på så skilda platser som Amazonas regnskog, Svalbard och Italien bygger forskarna vidare på sin kunskap.

– Det är omöjligt att ha ett perfekt kontrollexperiment för vår forskning – vi har ju bara en planet. Men modellerna vi skapar kan användas som kontrollexperiment och där är det viktigt att de baseras på så långa tidsserier som möjligt.

Fältstudierna kopplas samman med experiment i labbmiljö, till exempel från molnkammaren i CERN. Där har forskarna kunnat närstudera hur de allra minsta partiklarna formas. Att röra sig från de allra minsta partiklarna till att förstå atmosfärens påverkan på hela jorden är en utmaning som hon gillar.

Ända sedan Ilona Riipinen kom till Sverige från hemlandet Finland har hon haft stöd i olika former från Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse.

– Naturligtvis har det varit oerhört viktigt att ha haft ett så långsiktigt stöd. Friheten har betytt mycket för kvaliteten på forskningen. Dessutom har nätverken som erbjudits betytt mycket för någon som inte är uppvuxen i Sverige.

Att som fysiker välja området atmosfärsvetenskap var ett resultat av den forskning som pågick vid hennes institution vid Helsingfors universitet. Nu är hon redo att se tillbaka och sammanfatta drygt två decenniers arbete. Något som med säkerhet kommer att väcka nya frågor att utforska.

– Som forskare är det viktigt att vara öppen till förändring, nyfiken och ha en stark vilja att lära sig nya saker. Jag älskar känslan man får när man inser att man haft fel och sedan kan se på något med nya ögon.

Text Magnus Trogen Pahlén
Bild Magnus Bergström