Tilbake til søkeresultatene

FRINATEK-Fri prosj.st. mat.,naturv.,tek

Mesospheric Dust in the Small Size Limit: Radar Studies, Model Calculations and Supporting Observations

Alternativ tittel: Mesosfærisk støv ved den nedre størrelsesgrensen: Radarstudier, modellberegninger og understøttende observasjoner

Tildelt: kr 10,2 mill.

I den øvre atmosfæren, i ca. 75-110 km høyde, er det små støvpartikler. De kalles nanopartikler og har en størrelse på en milliontedel millimeter. Disse partiklene har andre egenskaper en større støvpartikler. De små støvpartiklene har en viktig funksjon fordi de påvirker de fysikk og kjemiske prosessene i atmosfæren. Disse partiklene stammer fra meteorer som er brent opp i Jordas øvre atmosfære. Ved lave temperaturer dannes det is-partikler rundt støvet. Dette foregår kun på sommerstid i den øvre polare atmosfæren, og kan derfor observeres over Nord-Skandinavia. Med nylig arbeid i prosjektet har vi brukt avanserte kondensasjon modeller for å vise at slike faste partikler faktisk er nødvendig for å lette dannelsen av ispartikler i den øvre atmosfæren. Ispartiklene kan ses som lysende nattskyer (Noctilucent Clouds, NLC). Disse også danner radarekko som kalles Polar Mesospheric Summer Echoes (PMSE). Vi undersøker hvilken effekt ladete nanopartikler har på den øvre atmosfæren. Vi har publisert flere artikler om nye observasjoner samt teoretiske arbeider om støvpartikler. Vi har også publisert en modell av radarspektre. Vi har utviklet og publisert nye statistiske analysemetoder. Vår analyse av utvalgte PMSE viser deres variasjon med de ionosfæriske forholdene som kalles energetic particle precipitation. Vi har også utviklet datahåndteringsverktøy for en kvantitativ og kvalitativ analyse av store datasett av NLC og PMSE som skal brukes med eksisterende observasjoner samt den kommende EISCAT_3D. For å komplettere fjernobservasjonene med in-situ-målinger utvikler vi in-situ instrumenter og forbereder en rakettkampanje sammen med fra Andøya Space; dette innebærer at instrumenter skal gjenbrukes og berges fra havet. Det innebærer også innsamling av støv fra mesosfæren for analyser. Vi har gjennomført et seminar for å sammenligne ionosfærene på jorden med ionosfæren til Saturn, og dens måner Enceladus og Io. Vi har et langsiktigsamarbeid med forskere i Japan, Sverige, Storbritannia og andre land. Samarbeidet har siste året er vært opprettholdt over Internett. Vi har også deltatt på konferanser on-line. Diskusjonen fortsetter og vi fortsetter å samarbeide med forskere i Japan, Sverige, Storbritannia og andre land over Internett og har også deltatt på konferanser på denne måten. Resultater ble presentert på European Geoscience Union General Assembly, European Conference on Rocket and Balloon Research, International EISCAT Symposium og International Workshop on Layered Phenomena in the Mesosphere. Dette tverrfaglige prosjektet samler internasjonale eksperter fra forskjellige fagområder som atmosfærisk-kjemi og fysikk, laboratorieeksperimenter, lavtemperaturstudier, støvplasma og romfysikk. Flere studenter er involvert i prosjektet.

-

This study addresses the fundamental questions how particles of nanometer size form and interact in the partially ionized medium of Earth ionosphere. We analyze the incoherent scatter of radio waves from the mesosphere, a dusty plasma process, to study particles at the size transition from molecules to nanodust. The ionosphere at 75 to 110 km altitude, the mesosphere contains nanoparticles ranging from dust to few 100 amu. The polar mesosphere cools down to 120 K or lower during summer and nanoparticles that contain ice lead to the formation of the visible Noctilucent Clouds (NLC) and to Polar Mesospheric Summer Echoes (PMSE) observed with radar. Size and charge of nanoparticles influence their growth rates, chemical processes and PMSE formation. We study for the first time systematically the influence of charged nanoparticles on the incoherent scatter spectra with measurement at three different radar frequencies. We plan to observe during a rocket measurement and consider results from previous ones. We calculate height profiles of the nanoparticles using atmospheric models, simulate their nucleation and carry out dusty plasma simulations to analyze the observations. Based on this we will determine the size distribution, smallest size, and charging rates of the nanoparticles, parameters of fundamental importance for understanding the role of nanoparticles in mesospheric processes. We also plan first observations with the new EISCAT_3D radar. The project will be carried out at Tromsø University (UiT) with a long tradition in cosmic dusty plasma research and radar observations of the ionosphere. The project manager has long experience in cosmic dust research using space measurements, observations, model calculations and recently radar studies. This multidisciplinary project brings together international experts in the fields of atmospheric chemistry, laboratory experiments and low temperature studies, dusty plasma theory, space and atmospheric physics.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Budsjettformål:

FRINATEK-Fri prosj.st. mat.,naturv.,tek