Hvis vi kunne sett direkte inn i de prosessene som kontrollerer vanndampen i atmosfæren, hva ville vi sett? iTRANSFER-prosjektet lar oss gjøre dette med stor nøyaktighet.
Vann er ikke bare vann. Vann består av forskjellige former for vannmolekyler, hvor noen er tyngre enn andre på grunn av antallet nøytroner. Vi kan ved hjelp av avanserte laserinstrumenter måle den relative sammensetningen av tunge og lette vannmolekyler i flytende vann, is og vanndamp. Siden tunge og lette vannmolekyler oppfører seg en smule forskjellig når vann går fra en fase til en annen, for eksempel når vann fordamper, eller når vanndamp former snøkrystaller, kan vi bruke våre målinger av vannets sammensetning til å forstå prosessene i den hydrologiske syklusen. Det krever dog, at vi med stor nøyaktighet, forstår de grunnleggende lovene under ideale tilstander, når vi kun varierer en parameter om gangen.
iTRANSFER vil med stor presisjon beskrive hvordan temperaturen og fuktighetsgradienter påvirker hastigheten til fasetransisjonene til de forskjellige formene for vannmolekyler. Det som gjør iTRANSFER unik, er at det bygger på en utvikling innen ultrapresise laserinstrumenter. Med dette ”state of the art” måleinstrumentet, vil iTRANSFER være i stand til å gjennomføre eksperimenter på ekstremt små prøvestørrelser og med hittil uhørt tidsoppløsning.
Forskningen utført av iTRANSFER vil ikke bare støtte utviklingen av vår forståelse av vannets syklus på Jorden, men det vil også utvikle vår forståelse av vannets syklus på Mars og Månen. Fremtidige målinger av vannprøver som er oppsamlet på Mars og Månen kan dermed potensielt ved hjelp fra iTRANSFER informere oss om utviklingen av disse objektene i solsystemet, og dermed bidra til vår forståelse av hvordan Jorden ble til.
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).
