teksti: Mai Allo
Markku Kulmalasta on vaikea puhua tai kirjoittaa käyttämättä superlatiiveja. Yhtä hankalaa on yrittää kuvailla hänen työtään, ellei yhdistele toisiinsa näennäisesti vastakkaisia ilmiöitä ja asioita.
Siis näin: Kulmala johtaa tutkijajoukkoa, joka on aerosolitutkimuksessa maailman paras, ja kuuluu ilmakehätieteissäkin kansainväliseen eliittiin.
Kulmala puolustaa näkyvästi akateemisen perustutkimuksen asemaa. Hänen johdollaan on kuitenkin syntynyt kaksi menestyvää , aerosoliteknologian teollisia sovelluksia tuottavaa spin off- yritystä.
Ja vielä: persoonaltaan hän on niitä ihmisiä, jotka viihtyvät parhaiten omassa rauhassaan. Hän istuu mielellään yksin luontoa kuvaavia yhtälöitä pohtien tai kirjoja lukien. Toisaalta hänet nähdään jatkuvasti kiertämässä ympäri maailmaa tapaamassa poliitikkoja, yritysjohtajia ja rahoittajia, virkamiehiä, mediaväkeä ja taiteentekijöitä. Ulkopuolisesta näyttääkin siltä, että hänet toivotetaan tervetulleeksi kaikkialle – myös valtaapitävien kabinetteihin.
Edelleen, Kulmalan hankkeet kummastuttavat joskus hänen lähimpiä kollegoitaankin. Ne tuntuvat suureellisilta, alaisen sanoin ”joskus ihan absurdeilta.” Niillä on kyllä yleensä taipumus toteutua, jos ei ihan heti, niin jossain vaiheessa kuitenkin. Osasyy lienee se, että Kulmala osaa sekä ideoida että käynnistää projekteja, mutta myös viedä ne loppuun asti. Sitä paitsi Kulmala on optimisti: ”Elefantti syödään pala kerrallaan,” ja edetään ”hitaasti kiiruhtaen.”
Suomen Akatemian ilmakehätieteen huippuyksikkö on pitkälti juuri Kulmalan käsialaa. Jopa huippuyksikkö täydentää näennäisten vastakohtaisuuksien luetteloa: Kulmalan johtamista tutkijaryhmistä osa porautuu syvälle yksittäisten, nanosekunneissa tapahtuvien molekyylireaktioiden tasolle. Osa taas osa tutkii maapallonlaajuisia ilmiöitä, joiden aikaskaala kattaa vuosisatoja.
Kaiken tämän jälkeen kenenkään ei pitäisi yllättyä, kun Kulmala sanoo pitävänsä fysiikkaa kaiken tieteellisen ajattelun selkärankana. Ja lisää samaan hengenvetoon, että hänen omat saavutuksensa perustuvat holistiseen näkemykseen, miltei saumattomaan yhteistyöhön tieteenalojen välillä.
Havaintoasemia maailman ympäri
Tutkijaksi Kulmala on esiintynyt paljon suomalaisessa mediassa ja julkisuudessa. Tieteen akateemikoksi hänet on kuitenkin nimitetty pitkän elämäntyön ja konkreettisten aikaansaannosten perusteella. Hän on johtanut 250 hengen huippuyksikköä sen perustamisesta lähtien, ja tehnyt kollegoineen monia tieteellisiä läpimurtoja.
Useimmat Kulmalan ja huippuyksikön löydöksistä liittyvät luonnossa syntyvien aerosolihiukkasten muodostumistapaan. Samalla on vähitellen selvinnyt, miten aerosolihiukkaset vaikuttavat maanpinnan ja ilmakehän välisiin ilmiöihin.
Aerosolihiukkasten suuri rooli ekosysteemissä olisi jäänyt ymmärtämättä ja Kulmalan poikkeuksellinen ura luomatta ilman teknisesti erityislaatuisia havaintoasemia, SMEAR-asemia.
SMEAR-asemien nimi tulee lyhenteestä ”Station for Measuring Earth Surface Atmosphere Relations”, eli niillä mitataan maanpinnan ja ilmakehän välisiä aine- ja energiavirtoja. Asema muistuttaa eräänlaista maastoon sijoitettua laboratoriota rakennuksineen ja instrumentteineen, mittaustorneineen ja henkilökuntineen.
Kulmala kuuluu pieneen tutkijoiden ydinryhmään, joka yli kolme vuosikymmentä sitten päätti perustaa ensimmäisen SMEAR-aseman tiettömien taipaleitten päähän, keskelle metsää.
Nuoret tutkijat, joista osa vielä oli tuolloin opiskelijoita, tekivät kaiken tieteellisestä suunnittelusta rakennustyöhön asti itse. Samaan aikaan piti ratkoa yhtälöitä ja mallintaa, raivata ja lapioida, kantaa ja asentaa painavia instrumentteja. Siinä sivussa tulevan huippuyksikön tutkijat opettelivat lobbaamaan. Raha oli tiukalla: ensimmäistä asemaa pystytettiin 90-luvun alussa, jolloin Suomen valtio huojui konkurssin partaalla
Värriön SMEAR I-asema on tähän mennessä tuottanut katkeamatonta mittaussarjaa yli neljännesvuosisadan. Ajan mittaan Kulmalan luotsaamat ilmakehätutkijat ovat rakentaneet neljä asemaa Suomeen, yhden Viroon ja yhden Kiinaan, Nanjingiin. Mittausdatan avulla tutkijat ovat pystyneet parantamaan ja testaamaan ilmakehän fysiikkaa ja kemiaa kuvaavia teorioita, ja jatkossa niillä paikataan myös nykyisten ilmastomallien puutteita.
Kuusi vakiintunutta asemaa on kuitenkin vasta alkua. Kulmala tähtää tutkijoineen maailmanlaajuisen havaintoasemaverkoston luomiseen. ”Yksi asema tuhannen kilometrin välein, urbaaneille alueille, jäätiköille, rannikoille”, suunnittelee Kulmala. Työ on jo käynnistynyt: tuoreimmat sopimukset uusista asemista Kulmala on allekirjoittanut Pekingissä, Siperian Nadymissa ja lisäksi Kyproksella.
Avointa dataa ja teknisiä sovelluksia
Skandinaviasta Siperian yli Kiinaan ylettyvän hankkeen kokonaiskustannukset nousevat 4 miljardiin euroon. Lisäksi tarvitaan Euroopan, Venäjän ja Kiinan hallitusten yhteistyötä ja myötämieltä. Jonain päivänä investointi maksaa itsensä takaisin, tuumaa Kulmala: hän tietää kokemuksesta, että akateemisen tutkimuksen sivutuotteena syntyy markkinakelpoisia sovelluksia ja tuotteita.
Huippuyksikön suojissa on tähän mennessä syntynyt kaksi menestyvää spin off-yritystä. Airmodus Ltd valmistaa hiukkaslaskureita ja Karsa Ltd räjähdesensoreita. Räjähdesensoreita käytetään esimerkiksi lentokenttien turvatarkastuksissa vaarallisten kemikaalien etsimiseen.
Kumpikin tuote on lähtöisin aerosolitutkimuksen tarpeista: sellaista kauppaa ei ole, josta tutkijat voisivat ostaa instrumenttinsa suoraan hyllyltä. Kojeet ja laitteet pitää siten keksiä ja rakentaa itse. Joskus se johtaa oivalluksiin, joista on hyötyä muillekin.
”Todennäköisesti me emme näillä rikastu, mutta laskureita kyllä on viety jo hyvän aikaa Kiinaan”, sanoo Kulmala. ”SMEAR-teknologiasta nousee jatkossa lisää aihioita kaupallisille sovelluksille. ”
Kulmala muistuttaa myös, että kaikki SMEAR-asemilla tuotettu data on julkista. Huippuyksikössä työskentelee parhaillaan useampikin tutkija ja data-analyytikko, joiden tehtävänä on dokumentoida ja järjestää dataa niin, että sitä on kenen tahansa helppo käyttää.
”Fysiikka on tieteellisen ajattelun selkäranka”
Markku Kulmala on saanut miltei kaikki mahdolliset koti- ja ulkomaiset palkinnot ja kunnianosoitukset. Tuorein niistä on Wihurin säätiön kansainvälinen, 150 000 euron palkinto, joka ojennettiin hänelle eilen 9.10.2017 Finlandia-talolla järjestetyssä juhlassa.
Akateemikoksi hän on nuori, 58-vuotias. Hänen elämäntyönsä ei ole kuitenkaan vielä tehty. Kulmalan johtama huippuyksikkö on ylittänyt Sciencen ja Naturen kaltaisten tiedefoorumien korkean julkaisukynnyksen kymmeniä kertoja, eikä tahti näytä hidastumisen merkkejä – päinvastoin. Fysiikan, metsätieteen, meteorologian ja eksaktien tieteitten rajapinnassa syntyy edelleen isojen läpimurtojen alkuja. Uusin aluevaltaus liittyy 5 G-verkon sovelluksiin. Jatkossa Kulmalaa aikoo syventää yhteistyötä myös ekonomistien kanssa.
Silti fysiikka on Kulmalalle ja hänen lähimmille työtovereilleen kaiken tieteellisen ajattelun selkäranka. Se on myös ollut menestysresepti: ”Maailmalla on paljon ilmakehään keskittyviä tutkijaryhmiä, mutta me olemme ainoa, jonka painopiste on fysiikassa ja enemmistö tutkijoista nimenomaan fyysikoita.”
”Toisaalta, jos en olisi aikoinani liittoutunut metsätieteilijöiden kanssa, mitään huippuyksikköä ei olisi koskaan syntynyt. Tutkisin varmaan edelleen aerosolin muodostumisen yksityiskohtia näkemättä sen yhteyttä koko ekosysteemiin. Ilman kemistejä taas moni ilmakehän reaktio olisi jäänyt selitystä vaille. Ja niin edelleen.”
Mitä ilmeisimmin Kulmala osaa yhdistää syvän ja kapean asiantuntemuksen optimaalisella tavalla laveaan monialaisuuteen. Tarkan optimipisteen tietänee vain hän itse, eikä se löydy pelkästään laskemalla, vaan jonkinlaisen vaiston avulla. Se näkyy esimerkiksi rekrytointipäätöksissä: Kulmala on usein täydentänyt joukkojaan akateemisten piirien ulkopuolelta. Esimerkiksi laitteitten rakentamisessa tarvitaan käsityöläisten ja seppien taitoja.
Kulmalan oma opintoura alkoi teoreettisella fysiikalla. Hän ei kuitenkaan ollut niin valopää kuin olisi toivonut, ja siirtyi kandidaatintutkinnon suoritettuaan kokeellisen fysiikan puolelle. Monet kollegat kuitenkin pitävät häntä erinomaisena mallintajana ja teoreetikkona.
”Markku on pitkin uraansa muodostanut työparin jonkun taitavan empiirisen kemistin tai fyysikon kanssa. kanssa. Työparilla on ollut uutta dataa tai toimiva koeasetelma, ja Markku on sitten mallittanut tuloksia,” kuvailee ydinfyysikko Hans-Christen Hansson Tukholman yliopistosta.
Erityisen hedelmälliseksi osoittautui myös työskentely yhdysvaltalaisen kemistin, Douglas Worsnopin kanssa: Kulmala pohdiskeli ja laski, Worsnop rakensi mittalaitteita. Tuloksena syntyi aivan uuden tyyppinen massaspektrometri, jonka avulla alle kolmen nanometrin kokoiset aerosolihiukkasten esiasteet pystyttiin havaitsemaan.
Kulmala vähättelee: ”En minä ainakaan opiskelijana fysiikassa loistanut. Jatko-opinnoissa esimerkiksi monen kappaleen ilmiöiden kurssi tuotti suuria vaikeuksia. Ehkä sitten tutkijana olen onnistunut keskimääräistä paremmin. Ainakaan en pelkää lähestyä asioita, joita ei ole aiemmin edes osattu kysyä. Sitä varten se maailmanlaajuinen havaintoasemaverkostokin pitää rakentaa.”
CV Markku Kulmala
Akateemikko, aerosolifysiikan professori ja ilmakehätieteen osaston johtaja Helsingin yliopistossa, Suomen Akatemian Ilmakehätieteen huippuyksikön johtaja, maailman viitatuin geotieteilijä vuodesta 2011 – kirjoittajana yli 900 tieteellisessä artikkelissa, joista Naturessa tai Sciencessä yli 30, akatemiaprofessori kaudet 2004-2009, 2011-2015 ja 2017-2021
- syntynyt 1958 Forssassa
- Pro gradu –työ 1982: Uusien ja uusiutuvien energiavaihtoehtojen vertailu
- Lisensiaatintyö 1985: Aerosolifysikaalinen kaasu-hiukkas-muuntuma
- Väitöskirja 1988: Nucleation as an aerosol physical problem
- kuuluu SMEAR-(Station for Measuring Earth Surface-Aerosol Relations)-asemien perustajiin
- tunnetuin tieteellinen läpimurto: Direct Observations of Atmospheric Aerosol Nucleation, Science 339/943/2013
- kunniatohtori 9 yliopistossa, muun muassa Tukholmassa, Tartossa ja Nanjingissa
- kymmeniä palkintoja, mm. Suomen tiedepalkinto 2003, Kansainvälisen Systeemintutkimuskeskuksen IIASA:n palkinto monialaisen ilmakehätieteen kehittämisestä 2014 (Distinguished Visiting Fellow), Fedor P. Litke Gold Medal, Russian Geographical Society, 19.8. 2015
- Kiinan tiedeakatemian ulkomainen jäsen 2015
- International Eurasian Academy of Science Euroopan osaston presidentti 2015 – Johtaa perustamaansa PEEX (Pan Eurasian Experiment) -ohjelmaa
Ilmakehätieteen huippuyksikkö
- perustettu 2001
- 250 tutkijaa: fyysikoita, metsätieteilijöitä, meteorologeja, kemistejä, matemaatikoita jne, joista valtaosa työskentelee Kumpulan tiedekampuksella Helsingissä
- harjoittaa akateemista perustutkimusta, jonka tuloksista teollisia sovelluksia. Kolme spin off -yritystä: Airmodus Ltd (hiukkaslaskureita), Karsa Ltd (räjähdesensoreita), SMEAR Ltd (havaintoasemien teknologian ja ympäristöteknologian vienti ja konsultointi)
Markku Kulmalasta, huippuyksiköstä ja ilmakehätutkimuksesta kerrotaan tarkemmin mm. Yhdessä ilmakehässä – tieteen huipulle ydinturman jäljiltä –kirjassa, jonka joitakin osia on käytetty ylläolevassa tekstissä. Kirja on Mai Allon kirjoittama, ja sille myönnettiin tiedonjulkistamisen valtionpalkinto 2017.