Koronan leviämistä supertietokoneella mallintaneet tutkijat: Tärkeintä on nyt välttää vilkkaita sisätiloja

Aalto-yliopisto, Ilmatieteen laitos, VTT ja Helsingin yliopisto ovat tutkineet, miten äärimmäisen pienet ilmassa leijuvat aerosolihiukkaset, jotka poistuvat hengitysteistä yskiessä, aivastaessa tai jopa puhuessa, kulkeutuvat ilmavirran mukana. Hiukkaset kantavat mukanaan myös taudinaiheuttajia, kuten koronaviruksia.

Tutkijat mallinsivat tilannetta, jossa ihminen yskäisee päivittäistavarakaupoille tyypillisellä, hyllyjen rajoittamalla käytävällä, jossa vallitsee myymälätilalle tyypillinen ilmanvaihto. Aalto-yliopisto, VTT ja Ilmatieteen laitos tekivät jokainen samasta lähtötilanteesta mallinnuksia itsenäisesti.

Tutkijat päätyivät samaan alustavaan tulokseen: tutkittavassa tilanteessa aerosolipilvi leviää lähiympäristöön myös yskivän henkilön välittömän läheisyyden ulkopuolelle. Toisaalta pilvi samalla laimenee, mutta pilven leviämiseen ja laimenemiseen kuluu jopa minuutteja.

”Jos koronavirustartunnan saanut yskijä kävelee pois ja lähelle samaa paikkaa saapuu toinen ihminen, ilmassa leijuvat äärimmäisen pienet koronavirusta sisältävät aerosolihiukkaset voivat päätyä tämän toisen ihmisen hengitysteihin”, sanoo Aalto-yliopiston apulaisprofessori Ville Vuorinen.

”Konsortion alustavat tulokset korostavat osaltaan suositustemme tärkeyttä. Terveyden ja hyvinvoinnin laitos THL suosittelee pysyttelemään kotona sairaana ja kaikkia ottamaan fyysistä etäisyyttä. Ohjeemme on myös yskiä hihaan tai nenäliinaan sekä huolehtia hyvästä käsihygieniasta”, sanoo johtava asiantuntija Jussi Sane THL:stä.

”Konsortion mallinnusten perusteella ei vielä suoraan voida tehdä uusia suosituksia. Tulokset ovat kuitenkin tärkeä osa kokonaisuutta ja niitä tuleekin verrata tietoihin, joita on kerätty arkielämän epidemiaselvityksistä”, Sane sanoo.

Sairauksien leviämistä sosiaalisissa verkostoissa on tutkittu paljon. Näistä infektiomalleista tiedetään, että viruksen eteneminen voi hidastua tai katketa jopa kokonaan, kun liikkuminen vähenee kauppojen, ravintoloiden ja julkisten liikennevälineiden kaltaisissa, paljon ihmisiä keräävissä ”solmukohdissa”. Vilkkaiden sisätilojen välttäminen vähentää riskiä lähikontaktissa tapahtuvaan pisaratartuntaan, joka on nykyisen tiedon mukaan koronaviruksen pääasiallinen tarttumistapa.

Konsortion tutkijat mallinsivat alle 20 mikrometrin kokoisten aerosolihiukkasten liikettä ilmassa. Kuivassa yskässä, joka on nykyisen koronaviruspandemian tyypillinen oire, hiukkaskoko on tyypillisesti alle 15 mikrometriä. Tämän kokoiset äärimmäisen pienet hiukkaset eivät vajoa lattialle, vaan ne liikkuvat ilmavirtauksien mukana tai jäävät leijumaan paikalleen ilmaan. Influenssa A:ta koskeneissa tutkimuksissa on selvinnyt, että influenssa A -virusta löytyi eniten pienimmistä alle viiden mikrometrin hiukkasista.

Mallinnukseen käytettiin supertietokonetta

Hankkeessa on mukana noin 30 tutkijaa, joiden erikoisaloja ovat muun muassa virtausfysiikka, aerosolifysiikka, sosiaaliset verkostot, ilmanvaihto, virologia ja lääketieteellinen tekniikka. Tutkimusta tehdään vuorovaikutuksessa tutkimushanketta ehdottaneen Etelä-Savon sosiaali- ja terveyspalvelujen kuntayhtymän Essoten sekä THL:n infektiotautien asiantuntijoiden kanssa.

Hengitysteistä poistuvien pisaroiden liikettä ja säilymistä ilmassa laskettiin supertietokoneella ja tuloksista tehtiin 3D-mallinnuksia. CSC – Tieteen tietotekniikan keskus Oy antoi supertietokoneensa tutkijoiden käyttöönsä pikavauhdilla. Suuren laskentakapasiteetin ja tiiviin, monialaisen yhteistyön ansiosta ensimmäiset tulokset saatiin tuotettua noin viikossa.

Nyt mallinnetut ilmiöt ovat fysikaalisesti jo aiemmin hyvin tunnettuja. Konsortion tavoite on visualisoinnin avulla luoda parempi ymmärrys aerosolihiukkasten käyttäytymisestä. Tutkijat jatkavat mallinnusten tekemistä ja tarkentamista. Tartuntatautien ja virusopin asiantuntijat tarkastelevat mallinnuksia koronavirustartuntojen ja viruksesta kertyvän uuden tiedon kannalta. Konsortio saa myös lisävahvistusta kahdesta ruotsalaisesta yliopistosta.

CSC varaa laskentakapasiteettia ja tarjoaa asiantuntija-apua priorisoidusti COVID-19-pandemian vastaisiin tutkimuksiin. Jos työskentelet suoraan pandemiatutkimukseen liittyvässä projektissa, ota yhteyttä servicedesk@csc.fi.

Lisätietoja:

Apulaisprofessori Ville Vuorinen
Aalto-yliopisto
puh. 050 361 1471
ville.vuorinen@aalto.fi

Erikoistutkija Antti Hellsten
Ilmatieteen laitos
puh. 029 539 5566
antti.hellsten@fmi.fi

Erikoistutkija Aku Karvinen
VTT
puh. 040 510 2142
aku.karvinen@vtt.fi

Apulaisprofessori Tarja Sironen
Helsingin yliopisto
puh. 050 447 1588
tarja.sironen@helsinki.fi

Peter Råback
CSC – Tieteen tietotekniikan keskus Oy
puh. 09 457 2080   
peter.råback@csc.fi