Abstract The aim of this thesis is to provide an improved understanding of the structural characteristics and the dynamic evolution of regional science-based clusters. The study is based on an in-depth comparison of three non-metropolitan science-based clusters: Oulu in Finland, Luleå in Sweden, and Pisa in Italy. This thesis is the result of a qualitative multiple-case study consisting of in-depth interviews with cluster decision-makers and experts in Finland, Sweden and Italy. The thesis is structured as follows: first the theoretical framework and research method are presented, then the case study regions and clusters are described, and finally, the data from the interviews are collated and discussed. The results of the study suggest that regional science-based clusters are not isolated entities but are increasingly more connected to the external environments and global markets than before although the local cluster activities and the "social glue" between the cluster actors are still relevant. The current structures of the clusters should have more alternatives and allow more flexibility. The data from this case study, based not only on the current status of the case clusters but also on a more longitudinal approach, confirm the life cycle nature of regional science-based clusters, consisting of various stages. The results of the study show that a detailed analysis of the cluster components is more efficient than studying the cluster as an aggregate. Furthermore, the data indicate that critical mass plays an important role especially in the development of regional science-based clusters in non-metropolitan regions. This study suggests an optimal size for the non-metropolitan cluster, i.e. one which reaches the critical size of a cluster but avoids the problems related to metropolitan clusters. The study underlines the importance of cluster features, such as cluster leadership and strategic management. The study identified similarities between the case study clusters in Oulu, Luleå, and Pisa, such as e.g. a strong research community, a high proportion of ICT companies, an insufficient number of growth-oriented enterprises, and some unease about the role of intermediaries of the cluster. Differences were found in e.g. the importance of cluster locomotive companies, the roles of technology parks, and the ability of the cluster actors to commit to joint actions. / Tiivistelmä Tämän väitöstutkimuksen tavoitteena on syventää ymmärtämystä alueellisten tiedepohjaisten klustereiden rakenteesta, toiminnasta ja kehittymisestä. Tutkimuksessa verrataan kolmea pääkaupunkiseutujen ulkopuolista tiedepohjaista klusteria Pohjois-Suomen Oulussa, Pohjois-Ruotsin Luulajassa ja Italian Pisassa. Tämän kvalitatiivisen usean tapauksen tapaustutkimuksen pohjana ovat perusteelliset klustereiden päätöksentekijöiden ja asiantuntijoiden haastattelut Suomessa, Ruotsissa ja Italiassa. Tutkimuksessa esitellään teoreettinen viitekehys ja tutkimusmetodit, minkä jälkeen esitellään tutkimuksen kohdealueet ja klusterit, analysoidaan haastatteluaineisto ja esitetään tutkimuksen loppuarviointi. Väitöstutkimuksen mukaan alueelliset tiedepohjaiset klusterit eivät ole ulkomaailmasta eristäytyneitä yksiköitä, vaan yhä enemmän sidoksissa ulkoiseen ympäristöönsä ja globaaleihin markkinoihin – huolimatta siitä, että paikallisilla klusteritoiminnoilla ja "sosiaalisella liimalla" klusteritoimijoiden välillä on edelleen merkitystä. Tutkimuksessa ehdotetaan klusterirakenteen kuvaamiseen joustavuutta ja vaihtoehtoisia klusterirakenteita. Tutkimusaineisto, joka sisältää nykytilanteen kuvauksen lisäksi pidemmän aikavälin aineistoa, vahvistaa alueellisten tiedepohjaisten klustereiden kehityksen elinkaarimallin eri vaiheineen. Klusterien analysoinnissa on tutkimuksen mukaan pelkkää kokonaistarkastelua tehokkaampaa klusterin komponenttien yksityiskohtainen tarkastelu. Tutkimuksen perusteella kriittisellä massalla on merkittävä vaikutus alueellisten tiedepohjaisten klustereiden kehitykselle etenkin pääkaupunkiseutujen ulkopuolisilla alueilla. Väitöstutkimuksessa esitetään klusterin optimaalisen koon käsite: klusteri saavuttaa kriittisen massan, mutta välttää etenkin metropolialueiden klustereiden tyypilliset ongelmat. Väitöstutkimus korostaa lisäksi mm. klustereiden johtajuuden ja strategisen johtamisen merkitystä. Väitöstutkimuksessa tunnistettiin Oulun, Luulajan ja Pisan klustereiden välillä yhtäläisyyksiä, kuten vahva tutkimusyhteisö, informaatio- ja kommunikaatioteknologian yritysten suuri osuus, kasvuhakuisten yritysten vähäinen määrä ja klusteritoimijoiden osittainen tyytymättömyys välittäjäorganisaatioiden rooliin klustereissa. Eroja klustereiden välillä tunnistettiin mm. veturiyritysten osuudessa, teknologiakylien roolissa ja klusteritoimijoiden yhteistyökyvyssä.

Abstract Monitoring regional variation in the survival of cancer patients is an important tool for assessing realisation of regional equity in cancer care. When regions are small or sparsely populated, the random component in the total variation across the regions becomes prominent. The broad aim of this doctoral thesis is to develop methods for assessing regional variation in the cause-specific and relative survival of cancer patients in a country and for quantifying the public health impact of the regional variation in the presence of competing hazards of death using summary measures that are interpretable also for policy-makers and other stakeholders. Methods for summarising the survival of a patient population with incomplete follow-up in terms of the mean and median survival times are proposed. A cure fraction model with two sets of random effects for regional variation is fitted to cause-specific survival data in a Bayesian framework using Markov chain Monte Carlo simulation. This hierarchical model is extended to the estimation of relative survival where the expected survival is estimated by region and considered as a random quantity. The public health impact of regional variation is quantified by the extra survival time and the number of avoidable deaths that would be gained if the patients achieved the most favourable level of relative survival. The methods proposed were applied to real data sets from the Finnish Cancer Registry. Estimates of the mean and the median survival times of colon and thyroid cancer patients, respectively, were corrected for the bias that was caused by the inherent selection of patients during the period of diagnosis with respect to their age at diagnosis. The cure fraction model allowed estimation of regional variation in cause-specific and relative survival of breast and colon cancer patients, respectively, with a parsimonious number of parameters yielding reasonable estimates also for sparsely populated hospital districts. / Tiivistelmä Syöpäpotilaiden elossaolon alueellisen vaihtelun seuraaminen on tärkeää arvioitaessa syövänhoidon oikeudenmukaista jakautumista alueittain. Kun alueet ovat pieniä tai harvaan asuttuja, alueellisen kokonaisvaihtelun satunnainen osa kasvaa merkittäväksi. Tämän väitöstutkimuksen tavoitteena on kehittää menetelmiä, joilla pystytään arvioimaan maan sisäistä alueellista vaihtelua lisäkuolleisuudessa, jonka itse syöpä potilaille aiheuttaa, ja tiivistämään alueellisen vaihtelun kansanterveydellinen merkitys mittalukuihin, jotka ottavat kilpailevan kuolleisuuden huomioon ja ovat myös päättäjien tulkittavissa. Ehdotetuilla menetelmillä voidaan potilaiden ennustetta kuvailla käyttäen elossaolo-ajan keskiarvoa ja mediaania, vaikka potilaiden seuruu olisi keskeneräinen. Potilaiden syykohtaiselle kuolleisuudelle sovitetaan bayesiläisittäin MCMC-simulaatiota hyödyntäen malli, jossa parantuneiden potilaiden osuuden kuvaamisen lisäksi alueellinen vaihtelu esitetään kahden satunnaisefektijoukon avulla. Tämä hierarkkinen malli laajennetaan suhteellisen elossaolon estimointiin, jossa potilaiden odotettu elossaolo estimoidaan alueittain ja siihen liittyvä satunnaisvaihtelu otetaan huomioon. Alueellisen vaihtelun kansanterveydellistä merkitystä mitataan elossaoloajan keskimääräisellä pidentymällä sekä vältettävien kuolemien lukumäärällä, jotka voitaisiin saavuttaa, mikäli suotuisin suhteellisen elossaolon taso saavutettaisiin kaikilla alueilla. Kehitettyjä menetelmiä käytettiin Suomen Syöpärekisterin aineistojen analysointiin. Paksusuoli- ja kilpirauhassyöpäpotilaiden elinaikojen keskiarvojen ja mediaanien estimaatit oikaistiin harhasta, joka aiheutui potilaiden luontaisesta valikoitumisesta diagnosointijakson aikana iän suhteen. Parantuneiden osuuden satunnaisefektimalli mahdollisti rintasyöpäpotilaiden syykohtaisen kuolleisuuden ja paksusuolisyöpäpotilaiden suhteellisen elossaolon kuvaamisen vähäisellä määrällä parametreja ja antoi järkeenkäyvät estimaatit myös harvaan asutuille sairaanhoitopiireille.

Abstract Wetlands in arid and semi-arid regions are complex fragile ecosystems that are critical in maintaining and controlling environmental quality and biodiversity. These wetlands and specially closed lake systems depend on support processes in upstream parts of the basin or recharge zone, as small changes in river flow regime can cause significant changes in lake level, salinity and productivity. Recent strong alterations in river flow regimes due to climate and land use change have resulted in ecosystem degradation and desiccation of many saline lakes in arid and semi-arid regions. Because of the low economic value of these lakes, their hydrology has not been monitored accurately, making it difficult to determine water balance and assess the role of water use and climate in lake desiccation. Furthermore, available data are usually of coarse resolution on both spatial and temporal scale. New frameworks using all available data and refining existing information on lake basins were developed in this thesis to assess regional differences in water resource availability, impacts of human activities on river flow regime alteration and agricultural land use change. The frameworks were applied to study causes and impacts of desiccation of a major lake, Lake Urmia, one of the largest saltwater lakes on Earth. This highly endangered ecosystem is on the brink of a major environmental disaster resembling that around the Aral Sea. The spatial pattern of precipitation across the Lake Urmia basin was investigated, to shed light on regional differences in water availability. Using large numbers of rainfall records and a wide array of statistical descriptors, precipitation across space and time was evaluated. Another important research component involved examining streamflow records for headwaters and lowland reaches of the Lake Urmia basin, in order to determine whether observed changes are mainly due to climate change or anthropogenic activities (e.g. water withdrawal for domestic and irrigation purposes). Principal component and clustering analyses of all available precipitation data for the lake basin revealed a heterogeneous precipitation pattern, but also permitted delineation of three homogeneous precipitation areas within the region. Further analysis identified variation in seasonal precipitation as the most important factor controlling the spatial precipitation pattern in the basin. The results showed that climate change impact on headwaters is insignificant and that irrigation is the main driving force for river flow regime alterations in the basin. This is supported by evidence that the headwaters have relatively remained unaffected by agriculture and by lack of significant changes in the historical records. The approach presented, involving clear in terpretation of existing information, can be useful in communicating land use and climate change information to decision makers and lake restoration planners. / Tiivistelmä Kuivilla aridisilla ja semiaridisilla alueilla sijaitsevat kosteikot ovat hauraita ekosysteemejä. Ne ovat myös tavallista tärkeämpiä, koska ne ylläpitävät ja säätelevät ympäristön laatua sekä luonnon monimuotoisuutta. Nämä kosteikot, kuten valtaosa muistakin kosteikoista, ovat riippuvaisia vesistöalueen ylemmillä osilla tehdyistä toimista kuten vesistöjen säännöstelystä. Jopa pienet muutokset jokien virtauksissa voivat aiheuttaa merkittäviä muutoksia järvien vedenpinnan korkeuteen, suolapitoisuuteen ja tuottavuuteen. Viimeaikaiset ilmastonmuutoksen ja maankäytön muutosten aiheuttamat voimakkaat muutokset jokien virtaamiin ovat johtaneet ekosysteemien rappeutumiseen sekä monien suolajärvien kuivumiseen kuivilla ja puolikuivilla alueilla. Kuivilla alueilla sijaitsevien suolajärvien hydrologiaa ei ole tarkkailtu riittävästi niiden alhaisemman taloudellisen arvon vuoksi. Se hankaloittaa vesitaseen määrittämistä. Tarkkojen tietojen puuttuessa on vaikea arvioida myös sitä, miten vedenkäyttö ja ilmasto ovat vaikuttaneet järvien kuivumiseen. Lisäksi saatavilla olevat tiedot ovat yleensä sekä ajallisesti että alueellisesti epätarkkoja. Analysointiin tarvittavien tietojen ja välineiden puute saattaa pahimmillaan johtaa ristiriitaisiin oletuksiin. Väitöstyön päätavoite on tarjota puitteet, joilla parannetaan ymmärrystä vesivarojen alueellisista eroista, ihmisen toiminnan vaikutuksista jokien virtausten muutoksiin ja maatalouden maankäytön muutoksista käyttäen kaikkea saatavilla olevaa dataa sekä täsmentäen samalla vesistöistä jo olemassa olevaa tietoa. Väitöskirja tutkii yhden suuren järven kuivumisen syitä ja seurauksia. Urmiajärvi on yksi maapallon suurimmista suolajärvistä sekä erittäin uhanalainen ekosysteemi. Järvi on samankaltaisen ympäristökatastrofin partaalla, joka aiheutti Araljärven kuivumisen. Väitöskirja antaa tietoa veden saatavuuden alueellisista eroista tutkimalla sademäärien alueellista jakautumista Urmiajärven valuma-alueella. Tutkielmassa arvioidaan sadannan ajallista ja paikallista vaihtelua erilaisten tilastollisten menetelmien avulla. Tutkielman toinen tärkeä osa keskittyy vesialtaan latvavesistön ja tasankoalueiden valumatietoihin. Tämän osuuden päätavoite on määritellä johtuvatko havaitut muutokset järvessä pääasiassa ilmastonmuutoksesta vai ihmisen toiminnasta kuten kastelusta. Sadantatietojen pääkomponentti- ja ryhmittelyanalyysien tulokset osoittavat, että Urmiajärven allas on sadannaltaan heterogeeninen alue. Analyysi johti seudun jakamiseen kolmeen homogeeniseen sadanta-alueeseen. Analyysi osoitti, että sademäärien kausittainen vaihtelu on merkittävin järvialtaan alueellisiin sademääriin vaikuttava tekijä. Tulokset osoittavat, että ilmastonmuutoksen vaikutukset latvavesistöön eivät olleet merkittäviä ja keinokastelu on ylivoimaisesti merkittävin järvialtaan jokien virtausten muutoksiin vaikuttava tekijä. Tätä johtopäätöstä tukee se tosiseikka, että maanviljelys ei ole juurikaan vaikuttanut latvavesistöihin eikä niissä näy historiallisten lähteiden perusteella merkittäviä muutoksia. Tutkimuksen hyöty on siinä, että se tulkitsee saatavilla olevan tiedon selkeästi, joka on avuksi, kun maankäyttöön ja ilmastonmuutokseen liittyviä tietoja välitetään päättäjille ja järven kunnostusta suunnitteleville tahoille.