UAV-fly giver ny indsigt i dannelsen af ​​de mindste partikler i Arktis

Undersøgelser af atmosfæren ved hjælp af ubemandede minifly kan bidrage væsentligt til undersøgelsen af ​​årsagerne til arktiske klimaændringer, da de giver et indblik i jordnære luftlag, der ikke overvåges af andre målestationer. Det er konklusionen, som et tysk forskerhold drager ud fra aktuelle målinger, der netop har fundet sted på Spitsbergen. Det var muligt at observere dannelsen af ​​nye partikler i luften, som senere kan udvikle sig til skyer og have indflydelse på klimaforandringerne. Det er stadig ikke forstået i detaljer, hvorfor Arktis opvarmes mere end dobbelt så kraftigt som andre områder af jorden. Målekampagnen på Spitsbergen, som løber indtil slutningen af ​​maj, var den første fælles udsendelse af miniforskningsfly udviklet i Tyskland i et polarområde.

I de seneste år, Arktis er i stigende grad blevet et fokus for klimaforskning, skyldes, at de klimaændringer, der hidtil er observeret i Arktis, har en meget stærkere indflydelse end i andre regioner. Årsagerne er komplekse vekselvirkninger mellem atmosfæren, havis og hav - svært at kvantificere og beskrive i modeller. For at forbedre forståelsen af ​​de specifikke processer og interaktioner, flere målinger skal udføres på stedet. Alligevel er der kun få kontinuerlige målestationer og mobile målinger med skibe og fly, der er tilgængelige som database til at give de nødvendige parametre til analyse og modellering.

Forskere fra det tekniske universitet i Braunschweig, Leibniz Institute for Tropospheric Research Leipzig og Eberhard-Karls University of Tübingen har udført målinger med ubemandede flyvesystemer siden midten af ​​april i Ny-Ålesund på Spitsbergen, den nordligste landsby i verden. Dette projekt er støttet af Alfred Wegener Instituttet, Helmholtz Center for Polar- og Havforskning, som også driver den fransk-tyske forskningsbase AWIPEV i Ny-Ålesund.

I projektet, finansieret af den tyske forskningsfond (DFG) og med titlen "Undersøgelser af den lille lodrette og horisontale variabilitet af den atmosfæriske grænselagsaerosol med ubemandede luftsystemer, " sammenhængen mellem små luftturbulens og dannelsen af ​​de mindste luftbårne aerosolpartikler, der kan dannes af gasser, undersøges især. Da disse små partikler kan vokse og derefter sprede lys og også påvirke dannelsen af ​​skyer, de spiller en stor rolle i klimaet.

De første evalueringer viser forskellige scenarier, der fører til dannelsen af ​​nye partikler i atmosfæren:enten foregår nydannelsen samtidigt i alle undersøgte luftlag mellem jorden og 850 meters højde, eller også begynder den i et bestemt luftlag og fortsætter derfra. Det andet tilfælde kan ikke observeres fra begyndelsen med de faste målestationer i Ny-Ålesund og det nærliggende Zeppelinbjerg, som har været i kontinuerlig drift i mange år, og er derfor et vigtigt fund for alle de involverede videnskabsmænd.

"Målingerne med ubemandede fly repræsenterer en sammenhæng mellem målingerne på forskellige steder i Ny-Ålesund og på det tilstødende Zeppelinbjerg og lukker dermed et videnshul om distributions- og transportprocesser i atmosfæren, " forklarer Dr. Astrid Lampert fra det tekniske universitet i Braunschweig, der koordinerede målekampagnen.

Målekampagnen var den tredje store undersøgelse foretaget af ALADINA (Application of Light-weight Aircraft for Detecting IN-situ Aerosol), et ubemandet flysystem (UAS) blev udviklet på Institute of Aerospace Systems ved Braunschweig Technical University. ALADINA er en type højteknologisk modelfly:Det har et vingefang på 3,6 meter, vejer 25 kg og kan transportere op til 3 kg nyttelast. Batteriet tillader en flyvetid på op til 40 minutter og en hastighed på op til over 100 kilometer i timen.

Miniforskningsflyet er allerede blevet brugt flere gange i Tyskland - for eksempel på TROPOS-målestationen Melpitz ved Torgau. Det særlige ved dette fly er dets udstyr med partikelmåleanordninger, som blev miniaturiseret på Leibniz Institute for Tropospheric Research i Leipzig. Da kommercielt tilgængelige enheder ville være for store og tunge til denne applikation, de enheder, der skulle udvikles eller væsentligt modificeres internt.

Universitetet i Tübingen brugte også MASC (Multi-purpose Airborne Sensor Carrier) UAS som en del af sin Spitsbergen-kampagne. Disse UAS er specialiseret i højopløsningsmåling af atmosfærisk turbulens og turbulent transport af energi og impulser. Turbulens er en vigtig proces i partikeldannelsesprocesser. MASC har en flyvetid på halvanden time i Arktis og bliver i stigende grad brugt i vindenergiforskning i Tyskland.

For at forstå de forskellige processer, der kan inducere partikeldannelse, nu er en detaljeret analyse af måledataene nødvendig, som bliver videnskabsmandens hovedopgave de næste måneder.