NILU har gleden av å kunngjøre at seniorforsker Dr. Andreas Stohl har blitt tildelt et ERC Advanced Grant, European Research Councils mest prestisjetunge forskningsfinansieringspris. Prisen er øremerket prosjektet COMTESSA – Camera Observation and Modelling of 4D Tracer Dispersion in the Atmosphere.
Turbulens har lenge vært en av de store utfordringene innen atmosfæreforskningen. Men, ifølge Stohls ERC-søknad vil COMTESSA flytte grensene for vår forståelse av turbulens og såkalt «plume dispersion» (f.eks. forurensning som stiger i plumes – «søyleform») i atmosfæren. Dette skjer ved å samkjøre firedimensjonale observasjoner av et nær passivt sporstoff (svoveldioksid, SO2) med avansert dataanalyse, samt turbulens- og spredningsmodellering.
Kameraer og strålingsoverføringsmodeller
Prosjektet skal foreta observasjoner med seks kameraer som registrerer ultrafiolett stråling (UV), og tre kameraer som registrerer infrarød stråling (IR). Kameraene blir bygget spesielt for dette prosjektet, og nøyaktigheten av målingene blir forbedret ved hjelp av en state-of-the-art 3D strålingsmodell.
Stohls team planlegger kontrollerte «puff and plume»-utslipp (utslipp i «dotter» og søyler) av SO2 fra et 20 meter høyt tårn. Alle kameraene fokuserer på tårnet, og tar en rekke 2D-bilder av SO2 i søylekonsentrasjonen. Disse samtidige observasjonene vil – for første gang – gi en tomografisk rekonstruksjon av 3D-sporstoffkonsentrasjonsfordelingen i atmosfæren, i høy rom- (<1 m) og tidsoppløsning (> 10 Hz).
De tomografiske metodene som brukes samsvarer med de som brukes i sykehus for å undersøke 3D-strukturen av menneskekroppen, eller som seismologer bruker til å undersøke jordas struktur.
Denne målemetoden er i seg selv helt ny, og COMTESSA vil bidra sterkt til å utvikle denne nye teknologien videre.
Vil forstå turbulens
Stohl forklarer at analysen av de nye observasjonene vil bidra til vår forståelse av turbulens og sporstoffspredning i atmosfæren.
– For første gang, sier han, – vil vi være i stand til å måle sporstoffkonsentrasjoner i stor utstrekning, ikke bare på overflaten, men gjennom hele det atmosfæriske grensesjiktet. Den rom- og tidsmessige oppløsningen av målingene vil være enestående. Vi skal også bruke data for å evaluere state-of-the-art Large-Eddy-simulering og Lagrangianske spredningsmodeller, og revidere de underliggende parametriseringene.
COMTESSAs visjon er at prosjektresultatene skal føre til store forbedringer av transportsimuleringen av sporstoffer i alle atmosfæriske modeller.
Unik ekspertise
Det svært tverrfaglige arbeidet som skal utføres i COMTESSA er kun mulig fordi Andreas Stohl har fått med seg et unikt utvalg forskere med ulik og kompletterende kompetanse.
Stohl selv leder gruppen for atmosfæriske transportprosesser (også kjent som “FLEXPART-gruppa”) på NILU. Han er ekspert på teori og modellering av atmosfærisk spredning, så vel som på transportprosesser i atmosfæren.
Teamet består for øvrig av en rekke forskere fra NILU: Massimo Cassiani, Kerstin Stebel, Arve Kylling, Norbert Schmidbauer, Ignacio Pisso og Jonas Gliß, i tillegg til Fred Prata fra Nicarnica Aviation.
Våre gratulasjoner til COMTESSA-teamet!
(Animasjon åpnes i eget vindu.) Denne filmen viser et eksempel på hvordan turbulens visualiseres i en datamodell – nærmere bestemt en kvalitativ visualisering av turbulente strømninger i en Large-Eddy-simulering. Den turbulente strømningen i skog-atmosfæregrensesnittet er visualisert i det simulerte temperaturfeltet (horisontal del). En stor varmekilde blir aktivert i løpet av simuleringen, og synes som en gul flekk til venstre i bildet.