Tilbake til søkeresultatene

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

Isotopic Transfer Rates During Water Phase Changes

Alternativ tittel: Isotopiske overføringsforhold ved vannfaseendringer

Tildelt: kr 12,0 mill.

Hvilken innsikt vil vi få ved direkte å observere prosessene som regulerer atmosfærisk vanndamp? iTRANSFER-prosjektet er klar til å gi oss et presist og nøyaktig middel for å oppnå dette. Vann, i sine ulike former, er ikke et homogent stoff. Den består av distinkte typer vannmolekyler, noen med tyngre isotoper på grunn av tilstedeværelsen av ytterligere nøytroner. Ved å utnytte avanserte laserinstrumenter kan vi måle den relative sammensetningen av tunge og lette vannmolekyler i væske, is og damp. Den unike oppførselen som disse molekylene viser under faseoverganger, slik som fordampning eller dannelse av snøkrystaller, tilbyr en vei for direkte å studere de forskjellige vanntypene i atmosfæren. For å tolke observasjonene våre effektivt, er det imidlertid avgjørende å forstå de styrende lovene under ideelle forhold, der én parameter varieres om gangen. iTRANSFER-prosjektet tar sikte på å gi en grundig forståelse av hvordan temperatur- og fuktighetsgradienter påvirker faseendringens overføringshastighet for ulike vannmolekyler med uovertruffen presisjon. Det som skiller iTRANSFER er bruken av ultrapresise laserinstrumenter, som muliggjør eksperimenter med ekstremt små prøver med enestående tidsmessig oppløsning. I tillegg til å forbedre vår forståelse av jordens vannsyklus, vil forskningen utført gjennom iTRANSFER tjene som grunnlag for å tyde vannets sykluser på himmellegemer som Mars og Månen. Prosjektets funn kan potensielt tilby verdifull innsikt i den tidligere utviklingen av overflatene til disse utenomjordiske objektene, og bidra til en bedre forståelse av jordens egen formasjon. Vi har i 2023 oppnådd å utvikle et omfattende eksperimentelt oppsett, som lar oss innenfor en brøkdel av grader celsius kontrollere forholdene under faseendring. Med dette eksperimentelle oppsettet vil vi være i stand til å oppnå sanne steady-state-forhold, noe som ikke har blitt oppnådd før. Det eksperimentelle oppsettet vil videre tillate oss å kontrollere forholdene automatisk, noe som gjør at flere eksperimenter kan utføres.

Water stable isotopologues in an air mass carry an integrative fingerprint of the ambient conditions due to the different molecular structures causing fractionation during phase change. This makes the water isotopic composition an important and useful proxy for quantifying the physical processes of the hydrological cycle on the Earth. The basis for research using water isotopologues is the equilibrium and kinetic fractionation factors during phase changes. Mounting experimental results and environmental observations have raised questions to the validity of our nearly half a centennial old description of isotopic equilibrium and kinetic fractionation factors describing the water isotopologue transfer rates during phase changes between solid, liquid, and vapor. This uncertainty in the formulations creates an ambiguous foundation on which the geoscientific community relies upon for providing understanding of the climate and environmental systems. This proposal consists of an experimental and modeling component that will establish an accurate basis for use of water isotopologues in studies of the terrestrial hydrological cycle by making accurate measurements of the equilibrium and kinetic fractionation factor. The project will operate based on the following three hypotheses addressed in separate work packages (WP): Hypothesis 1: Equilibrium fractionation factors for water isotopologues are not accurately determined for phase changes below 0°C (WP 1). Hypothesis 2: Kinetic fractionation factors for water isotopologues during evaporation are not accurate determined (WP 2). Hypothesis 3: More accurate fractionation factors will lead to better simulation in climate models of the water isotopologues in the atmosphere (WP 3).

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Budsjettformål:

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