aerosolit

Euroopan avaruusjärjestön uusi EarthCARE -satelliitti on hyvin omalaatuinen satelliitti: se skannaa laserkeilaimellaan maapallon pilviä kolmiulotteisesti, mittaa ilmassa olevia aerosoleja ja tutkii sitä, kuinka paljon maapallo säteilee lämoöä avaruuteen.

Jotta se voi tehdä tätä hyvin, lentää se erittäin matalalla kiertoradalla, ja siksi se on valkoinen ja varsin aerodynaaminen. Virallinen nimi EarthCARE tuleekin sanoista Earth Cloud Aerosol and Radiation Explorer, mutta koska mukana hankkeessa on Japanin avaruustutkimuslaitos JAXA ja Japanissa on nyt lohikäärmeen vuoksi, ja etenkin kun satelliitti on vähän kuin 17 metriä pitkä lohikäärme, kutsutaan sitä myös "Valkoiseksi lohikäärmeeksi".

Jari Mäkinen kävi katsomassa satelliittia Airbusin avaruusyksikön tiloissa Saksassa, Friedrichshafenissa.

Kyseessä eivät ole sadetanssit tai taikaloitsut, vaan sopivien aerosolien levittäminen taivaalle. Menetelmästä olisi suurta apua kuivuudesta kärsiville alueille, kuten Arabiemiraateille. Suomalaistutkija sai sieltä merkittävän apurahan.

Ilmatieteen laitoksella työskentelevän professori Hannele Korhosen vetämä projekti oli yksi kolmesta projektista, jotka saivat tänä vuonna yhteensä viiden miljoonan dollarin tutkimusapurahan Yhdistyneiden arabiemiraattien sadetta koskevasta tutkimusohjelmasta.

Yhdistyneiden kansakuntien Ympäristö- ja vesiohjelman mukaan vuoteen 2025 mennessä kaksi kolmasosaa maapallon väestöstä elää alueilla, joissa vedestä on ainakin ajoittain pulaa.

Yhtenä keinona helpottaa kuivien alueiden vesipulaa on ehdotettu sateenmuokkausta.

Syy, miksi katseet tässä kääntyvät Suomeen, ei ole kotimainen sademäärä, vaan tietämys ilmassa olevista pienhiukkasista – niistä, jotka sadettakin saavat aikaan.

Abu Dhabissa 17. tammikuuta pidetyssä palkintojenjakoseremoniassa korostettiin, että apurahan tavoitteena on ollut rohkaista ja tukea uusia ideoita, joilla voidaan ratkaista vesipulaan liittyviä ongelmia.

Nyt rahoituksen saaneessa projektissa selvitetään, mikä rooli aerosolihiukkasilla on sateen keinotekoisessa synnyttämisessä.

Keinotekoisen sateen aikaansaaminen perustuu tiivistymisytimien eli aerosolihiukkasten kylvämiseen ilmakehään.

Perusajatus on se, että ilmassa luontaisesti oleva kosteus saadaan aerosolien avulla tiivistymään tavanomaista tehokkaammin sadepisaroiksi, jotka aikaa myöten satavat vetenä maahan. Projektin aikana tuotetaan myös ilmastonmuutostutkimuksessa tarvittavaa uutta mittaustietoa luonnollisten pienhiukkasten ominaisuuksista ja vuorovaikutuksesta pilvien kanssa.

"Sateenmuokkauksen toimivuudesta ei ole kovin vakuuttavaa tieteellistä näyttöä", toteaa Korhonen.

"Tutkimuksen tavoitteena on vahvistaa sateenmuokkauksen tieteellistä pohjaa. Tavoitteena on tutkia paitsi sateen mahdollista lisääntymistä, myös kylvön vaikutuksia yleisesti."

"Tämä ohjelma on tähän asti suurin panostus aiheeseen. Kuivuudesta kärsivissä maissa tämän kaltaiset keinot voisivat olla osaratkaisu kuivuuden aiheuttamiin ongelmiin. Tulee kuitenkin muistaa, että tieteellinen ymmärrys menetelmän toimivuudesta on toistaiseksi puutteellista", sanoo Korhonen.

Ilmatieteen laitoksen lisäksi mukana hankkeessa ovat Helsingin yliopisto ja Tampereen teknillisen yliopisto.

Juttu perustuu Ilmatieteen laitoksen tiedotteeseen.

Tagit

Nyt tiedetään, miten merten makrolevien ja kasviplanktonin tuottamat jodiyhdisteet muuntuvat ilmakehän pienhiukkasiksi. Pienhiukkasilla on merkittävä vaikutus ilmastoon, sillä ne toimivat pilvien tiivistymisytiminä ja säätelevät pilvien ominaisuuksia, kuten Auringon valon heijastumista takaisin avaruuteen.

Havainto on erittäin kiinnostava siksi, että se auttaa ymmärtämään luonnon ilmastoa sääteleviä omia mekanismeja herkillä arktisilla alueilla.

Helsingin yliopiston fysiikan laitoksen apulaisprofessorin ja akatemiatutkijan Mikko Sipilän johdolla on tehty mittauksia Irlannissa, Grönlannissa ja Etelämantereella, ja tuloksena saatu tutkimus julkaistiin eilen illalla Nature-lehden ennakkoversiona verkossa.

Avainasia on vuorovesi!

Valtamerten rannikkoaluilla vuoroveden vaihtelut paljastavat rannikon makroleväesiintymät ja päästävät ne kosketuksiin ilmakehän kanssa. Levät päästävät ilmakehään erilaisia jodiyhdisteitä, jotka nyt reagoivat ilmakehässä synnyttäen jodihappoa ja muita tiivistymiskykyisiä jodipitoisia höyryjä.

"Heti kun jodiyhdisteet ovat syntyneet, ne takertuvat toisiinsa ja muodostavat pienen pieniä, alkujaan vain noin 1 nanometrin kokoisia, molekyyliryppäitä, klustereita, jotka jatkavat kasvuaan höyrymolekyylien törmäillessä näiden klustereiden pintaan", selittää Mikko Sipilä.

Kun pienhiukkasryppäät ovat kasvaneet riittävän suuriksi, hiukkaset voivat toimia tiivistymisytiminä, jotka synnyttävät pilviä.

Mace Headin tutkimusasema, National University of Ireland

Sama hiukkasten syntymekanismi näkyy napa-alueilla

Jodiyhdisteitä pääsee ilmaan paitsi rannikoiden makrolevistä myös valtamerien ja etenkin napa-alueiden merijäässä elävistä mikroskooppisista kasviplanktoneista.

Tutkijat havaitsivatkin, että sama pienhiukkasten syntymekanismi selittää hiukkasmuodostusta myös merijään alueella Pohjois-Grönlannissa sekä Etelämantereella, Weddellin meren läheisyydessä.

"Löytö on tärkeä, sillä se auttaa ymmärtämään luonnon ilmastoa sääteleviä omia mekanismeja, paitsi rannikkoseuduilla, myös arktisilla alueilla, jotka ovat erityisen herkkiä", Sipilä sanoo.

Tutkijan suunnitelmissa onkin jatkaa tutkimusta napa-alueilla entistä herkemmillä mittausmenetelmillä, joita hänen ryhmänsä jatkuvasti kehittää.

Mittaamiseen tarvitaan pienten pitoisuuksien laitteita

Hiukkasten, ja sitä kautta pilvien, kannalta oleellisten höyryjen pitoisuudet ilmakehässä ovat äärimmäisen pieniä, vain noin yksi molekyyli sataa biljoonaa ilmamolekyyliä kohti. Klustereiden pitoisuudet ovat vielä tätäkin pienempiä. Näin pienten pitoisuuksien poimiminen ilmanäytteestä vaatii kehittynyttä mittalaiteteknologiaa.

"Uusien menetelmien kehittäminen on tärkeää, kun yritetään ratkoa suuria tutkimuskysymyksiä", toteaa Sipilä.

Sipilän ryhmän tutkimus on uraa uurtava, sillä se on ensimmäinen laatuaan, jossa ilmakehässä syntyneiden sähköisesti neutraaleiden klustereiden kemiallinen koostumus on pystytty mittaamaan ja hiukkasmuodostus selittämään molekyylitasolla.

Aiemmin Sipilä ja kumppanit ovat kyenneet tähän vain laboratoriokokeissa, jotka tehtiin Euroopan hiukkastutkimuskeskuksessa Cernissä, Genevessä.

Mikko Sipilän tutkimusryhmä on osa professori Markku Kulmalan johtamaa ilmakehätieteiden osastoa Helsingin yliopistossa.

Juttu perustuu Helsingin yliopiston tiedotteeseen. Kuvissa on Atlantin vuorovesirannikkoa läntisessä Irlannissa ja Mace Headin tutkimusasema, National University of Ireland (kuvaaja Nina Sarnela)

Suora linkki artikkeliin: Molecular-scale evidence of aerosol particle formation via sequential addition of HIO3

Tagit

Ilmassa leijuvat, alle 100 nanometrin kokoiset pikkuhiukkaset ovat kuuma tutkimusalue, koska ne voivat pienen kokonsa vuoksi päätyä esimerkiksi suoraan hengitysilmasta ihmisen verenkiertoon. Diplomi-insinööri Anssi Arffman tutki väitöskirjassaan näiden aerosolihiukkasten koon mittauksessa käytettäviä alipaineimpaktoreita.

Aerosolihiukkaset ovat ovat nykyisin erittäin tärkeä tutkimusala, koska niillä on suuri osa mm. ilmastonmuutoksessa, erilaisissa teollisissa sovelluksissa ja fysiikan perustutkimuksessa, mikä lisäksi niillä on tuntemattomia, haitallisia terveysvaikutuksia.

Anssi Arffmanin väitöstutkimuksen tuloksia voidaan hyödyntää kaikilla näillä tutkimuksen osa-alueilla, koska aerosolihiukkasten koko on yksi olennaisista tekijöistä, joka määrää niiden käyttäytymistä fysikaalisissa prosesseissa.

"Esimerkiksi se, kasvaako aerosolihiukkanen pilvipisaraksi tai toimiiko se vettähylkivänä pintana, riippuu vahvasti hiukkaskoosta", Anssi Arffman kertoo.

Pilvipisaroita on ilmassa ja niillä on vaikutus esimerkiksi siihen, milloin ja miten ilman kosteus muuttuu sateeksi. Esimerkiksi otsikkokuvassa on pieniä meristä ilmaan nousseita suolahitusia, jotka muodostavat ilmassa ollessaan tiivistymisytimiä vesihöyrylle.

Materiaalitieteissä puolestaan tutkitaan innokkaasti erilaisia nanopinnoitteita, jotka ovat itse asiassa aerosoleja. Jos tarkkoja ollaan, niin aerosolit ovat ilmassa olevia erilaisia nanohiukkasia, eli kooltaan nanometrikokoa olevia hitusia.

Aerosolin koko selville alipainetörmäyttimellä

Arffman tutki väitöstutkimuksessaan laskennallisin ja kokeellisin menetelmin aerosolihiukkasten koon mittauksessa käytettäviä alipaineimpaktoreita, eli alipainetörmäyttimiä.

Nimi tulee siitä, että laitteessa nanohiukkasia sisältävä aerosoli kiihdytetään suuttimessa ja suihku törmäytetään keräysalustaan, jolloin tiettyä rajakokoa suuremmat hiukkaset osuvat seinään ja rajakokoa pienemmät hiukkaset jatkavat matkaansa virtauksen mukana. Tällä tavoin aerosolihiukkaset saadaan luokiteltua kahteen eri kokoluokkaan.

"Pystyimme rakentamaan alipaineimpaktoreita, joilla on mahdollista kokoluokitella jopa alle 10 nanometrin kokoisia hiukkasia. Samalla voidaan mitata niiden kokojakaumaa sekä saada tietoa fysikaalisista ominaisuuksista, Arffman selittää.

Tutkimuksen keskeinen tulos on, että impaktorin geometriaa muokkaamalla voidaan vaikuttaa impaktorin resoluutioon eli siihen, kuinka hyvin se jakaa hiukkaset eri kokoalueisiin.

Lisäksi tietokonesimulaatioiden avulla osoitettiin, että hyvä resoluutio tarjoaa myös tasaiset törmäysolosuhteet hiukkasille, jolloin niiden törmäysnopeutta voidaan hallita erittäin tarkasti. Tulosta sovellettiin tutkimalla hopeahiukkasten pomppausherkkyyttä pinnoilta, joka antaa tietoa hiukkasen ja pinnan välisestä vuorovaikutuksesta.

"Tulos on oiva esimerkki laskennallisen ja kokeellisen tutkimuksen yhdistämisestä, sillä ilman molempia lähestymistapoja ei pomppausherkkyyttä nanohiukkasille pystytä määrittämään", Arffman sanoo.

Anssi Arffmanin väitöskirja Numerical and experimental study on inertial impactors (“Inertiaali-impaktorien laskennallinen ja kokeellinen tutkimus”) tarkastetaan Tampereen teknillisen yliopiston luonnontieteiden tiedekunnassa ensi perjantaina 19.2.2016.

Tässä artikkelissa on käytetty materiaalina TTY:n lähettämää tiedotetta.

Otsikkokuva: NASA / GSFC

Tagit

aerosolit

Tampereen teknillinen yliopisto

Päivän kuva Huomio kaikki graffititaiteen ystävät, tekijät ja vihaajat!

Tänään vuonna 1939 amerikkalainen Julius Seth Kahn jätti sisään patenttihakemuksen numero 2.170.531, jonka aiheena oli kertakäyttöinen kaasunpaineen avulla nesteitä suihkuttava laite, eli se mikä nykyisin tunnetaan aerosolipullona. Kahnin kaavailema pääkäyttökohde oli kermavaahdon tekeminen paineistetun kaasun avulla, mihin toki aerosolipulloja ja sifoneita käytetäänkin, mutta käyttökohteita on nykyisin aika paljon enemmän. Lisäksi Kahn ajatteli käyttävänsä lasipulloja, joihin lisättäisiin kaasua ja kertakäyttöinen, edullinen venttiili, jonka avulla sisältö voitaisiin suihkuttaa pullon sisällä olevan paineen ajamana ulos.

Jos kuitenkin ihan tarkkaan katsotaan, niin ajatus kaasun avulla pikku pisaroina – siis aerosoleina – suihkutettavista nesteistä esiteltiin jo vuonna 1927 Oslossa. Erik Rotheim keksi tämän menetelmän ja sai sille myös patentin, mutta vasta Kahn keksi miten käyttää tekniikkaa yksinkertaisesti kertakäyttöpakkauksissa.

Laajempaan käyttöön tämä tekniikka tuli kuitenkin vasta vuonna 1941, kun Lyle Goodhue ja William Sullivan kehittivät nykyisenkaltaisen, metallisen spraypullon. He käyttivät sitä hyönteismyrkyn suihkuttamiseen ja keksintö levisi toisen maailmansodan aikana laajalle, etenkin Tyynen valtameren saarilla, missä sotilaat kaipasivat hyönteismyrkkyjä.

Sen jälkeen aerosolien vyöry alkoi: niitä käytettiin kermavaahdon ja myrkkyjen lisäksi deodorantteihin ja kaikkeen muuhun, mitä katsottiin käteväksi suihkuttaa. Ja siten myös maaleihin.

Edes se, että pulloissa paineaineena laajasti käytettyjen freoninen, eli CFC-yhteisteiden, havaittiin vuonna 1974 olevan erittäin haitallisia Maan otsonikerrokselle, ei vähentänyt aerosolien käyttöä. Freonit eivät helposti reagoi muiden kemikaalien kanssa ja ovat ihmiselle harmittomia, joten niitä käytettiin laajasti; valitettavasti vain samojen ominaisuuksien vuoksi ne säilyvät ilmakehässä hyvin pitkään, keskimäärin sata vuotta, ja ne tuhoavat otsonia. Niinpä freonien sijaan nykyisin yleisin ponnekaasu aerosolipulloissa on propaanin ja butaanin seos, mikä tekee niistä vähemmän haitallisia – mutta samalla erittäin tulenarkoja.

Kuva yllä näyttää miten neste syöksyy aerosoleina, eli kaasussa olevina pienhiukkasina ulos pullosta kaasun ajamana.

Otsikkokuva: Flickr / Igal Malis

Tagit

päivän kuva

graffiti

aerosolit

ESAn valmistumassa oleva Aeolus-satelliitti on aiheuttanut tavallista enemmän päänvaivaa: sen tehtävänä on mitata maapallon tuulia ja kartoittaa ilmassa olevia pilviä sekä aerosoleja aivan uudentyyppisellä laserkeilaimella, mutta sen tekeminen on osoittautunut varsin hankalaksi.

Satelliitin keskeinen osa on ultraviolettialueella toimiva kaukoputki, nimeltään Aladin, ja sen tärkein osa on Suomessa tarkasti oikeaan muotoonsa hiottu 1,5 metriä halkaisijaltaan oleva peili.

Peili, kuten monet osat satelliitista ovat olleet tekeillä jo pitkään, mutta nyt Aeolus on valmistumassa. Avaruuteen se pääsee näillä näkymin ensi vuonna.

blog

Lue lisää Tuulisatelliitti saa teleskooppinsa

Pirkanmaalla, keskellä vihreää, sankkaa suomalaismetsää sijaitsee Hyytiälän metsäasema, jolla on tehty merkittäviä ilmastonmuutosta koskevia havaintoja. Siellä sijaitsee myös maailman tunnetuin ilmakehän tutkimiseen tarkoitettu mittausasema nimeltä SMEAR II.

Helsingin yliopiston maatalous-metsätieteelliseen tiedekuntaan kuuluvalla metsäasemalla on tehty metsien ja soiden tutkimusta jo yli sata vuotta. Asemalla järjestetään vuosittain myös kenttäkursseja ja kesäkouluja sadoille tutkijoille.

Opiskelijat ja opettajat elävät metsän keskellä idyllisessä kartanomiljöössä, uivat, saunovat, syövät hyvin sekä pitävät hauskaa opiskelun lomassa.

Mutta tärkeintä on tutkimus ja koulutus: ne liittyvät jollain tapaa ilmastonmuutokseen. SMEAR II –mittausasema valmistui 20 vuotta sitten ja sen jälkeen siellä on tehty merkittäviä havaintoja esimerkiksi siitä, miten metsä tuottaa aerosolihiukkasia ja miten ilmansaasteet vaikuttavat ilmastonmuutokseen.

Kulmala johtaa huippututkimusta

Yksi metsäasemalla usein vieraileva tutkija on Suomen Akatemian huippututkimusyksikön johtaja, akatemiaprofessori Markku Kulmala Helsingin yliopistosta (kuvassa alla).

Kulmalaa pidetään maailman johtavana ilmakehän aerosolien fysiikan ja kemian tutkijana. Jo muutamia vuosia hän on ollut oman tieteenalansa viitatuin tutkija. Hyytiälän SMEAR II -mittausasema on tärkeä osa huippututkimuksen yksikköä. Kulmalan vetämä huippututkimuksen yksikkö on hyvin poikkitieteellinen ja siihen kuuluu monia fyysikoita, kemistejä, metsäekologeja, meteorologeja ja insinöörejä.

Julkaisujen takana on Kulmalan mukaan yhä isompia ryhmittymiä. Esimerkiksi Science-lehden aerosolihiukkasten muodostumista käsitelleessä artikkelissa oli yli sata kirjoittajaa.

"Kaikki työ tehdään nykyään isolla porukalla", toteaa Kulmala.

Uusia laitteita on kehitettävä

Hyytiälän metsikössä edetään pitkospuita pitkin. Polun varrella ja alueen mittauspisteissä on kontteja täynnä mittalaitteita. Keskellä aluetta on 128 metriä korkea masto useine antureineen.

"Mittalaitteiden avulla saadaan selville ilmakehän UV-säteilyn muutoksia", kertoo Kulmala. "Yksi laite mittaa halkaisijaltaan 1-3 nanometrin aerosolihiukkasia, toinen jatkuvatoiminen laite monitoroi niiden koostumusta".

Hänen mukaansa uusien laitteiden kehittäminen on erittäin tärkeää. Niiden on oltava jatkuvatoimisia eli kyettävä antamaan reaaliaikaista tietoa eri prosesseista.

Yksikön hiukkastutkija Mikko Sipilä Helsingin yliopistosta on Kulmalan mukaan juuri saavuttanut huomattavia tuloksia työryhmänsä kanssa kehittämällään laitteella.

Uusi laite on selventänyt, mikä kemiallinen prosessi muuntaa metsän höyryt sellaisiksi, että ne muodostavat uusia aerosolihiukkasia ja kasvattavat niistä pilviä. Mekanismin löytyminen parantaa muun muassa ilmastomallien kykyä ennustaa tulevaisuuden ilmastoa.

Metsäekologi Juho Aalto Helsingin yliopistosta selvittää haihtuvien orgaanisten yhdisteiden päästöjä boreaalisista metsistä, erityisesti puista.

Puhdas ilma Kiinaan

Metsillä on Kulmalan mukaan erittäin tärkeä rooli ilmastonmuutoksen torjunnassa, koska ne toimivat tehokkaasti hiilinieluina.

"Ne ovat antaneet maapallolle lisäaikaa jo 40-50 vuotta. Nuori nopeasti kasvava metsä on parempi hiilinielu kuin ikimetsä, mutta vanhoja metsiä ei silti kannata vetää kerralla kumoon."

Yksi tärkeä tavoite on hänen mukaansa löytää takaisinkytkentöjä, jotka hidastavat ilmastonmuutosta tuoden lisäaikaa. Toinen tärkeä tavoite on osallistua Kiinan ilmanlaadun parantamiseen.

Kiinalaiset ovat olleet hyvin kiinnostuneita mittausasemasta. Hyytiälän SMEAR II –mittausaseman mallin mukaisia uusia asemia ollaan parhaillaan rakentamassa esimerkiksi Kiinaan ja Etelä-Viroon.

Kulmalan mukaan kiinalaiset haluaisivat kopioida koko aseman itselleen, mutta tutkijoiden tietotaidon siirtäminen ei onnistu niin vain.

Kiinaan rakennettava SMEAR II –kopio, monet tutkimuksesta alkunsa saaneet spinoff-yritykset ja Mikko Sipilän edistysaskeleet ovat kaikki esimerkkejä perustutkimuksen sovelluksista.

Kulmalan mielestä oli jo aikakin, että niitä syntyy.

"Olen tehnyt tätä tutkimusta järjestelmällisesti 30 vuotta. Viimeinkin se kantaa hedelmää."

Akatemiaprofessori Markku Kulmalan vetämän Suomen Akatemian huippututkimusyksikön tärkeimpiä saavutuksia ovat:

Ilmakehän 1-3 nanometrin hiukkasten olemassa olon ennustaminen ja todentaminen
Metsien merkityksen selvittäminen ilmakehän aerosolihiukkasten syntymiselle
Uuden merkittävän ilmakehässä esiintyvän oxidantin löytäminen
SMEAR-asemien suunnittelu ja rakentaminen
Merkittävien ilmastonmuutosta hidastavien metsän ja ilmakehän takaisinkytkentöjen löytäminen
Uusien mittalaitteiden suunnittelu ja rakentaminen
Merkittävien laajojen kansainvälisten aloitteiden käynnistäminen, kuten PEEX (Pan Euraasian Experiment) ja ICOS-päämajan saaminen Suomeen

Otsikkokuva: Polku metsässä vie takana pilkottavaan ns. Hitumökkiin. Se on SMEAR II –aseman kaikkein kuuluisin rakennus. Se sisältää lukuisia mittalaitteita, joilla on selvitetty, miten metsä tuottaa aerosolihiukkasia. Kaikki kuvat: Marja Saarikko.

Tagit

Suuri Zeppelin NT -ilmalaiva lähtee ensi viikolla kohti Suomea, kunhan se on saanut koelentonsa tehtyä Saksan Friedricshafenissa. Zeppeliinin tehtävänä on nuuskia ja maistella ilmassa olevia pienhiukkasia, eli aerosoleja, ja tämänvuotinen tutkimusmatka ulottuu lähes Lappiin saakka.

Hankkeeseen osallistuvan kansainvälisen tutkijajoukon kiinnostuksen kohteena on ilmakehän alimmat kaksi kilometriä, joiden vaikutusta ilmastonmuutokseen ja sääilmiöihin ei täysin tunneta. Se on myös meille ihmisille, muille eläimille ja kasveille kaikkein tärkein ilmakehän osa, koska suurin osa päästöistä on siellä. Saasteet kulkeutuvat toki vähitellen korkeammallekin ja huuhtoutuvat sateen mukana takaisin maahan, mutta niitä on runsaasti hengitysilmassamme.

Hitaasti lentävä ja käytännössä täysin tärinätön ilmalaiva soveltuu erinomaisesti nyt tehtäviin havaintoihin. Kyseessä on maailman suurin operatiivisessa käytössä oleva ilmalaiva, saksalainen Zeppelin NT, eli perinteikkäiden Zeppeliinien uudella tekniikalla varustettu ja nykyaikaisesti rakennettu malli - siitä kirjaimet NT, Neue Technologie, tai New Technology.

Mittauksia varten alun perin maisemalentoihin tehdyn aluksen matkustamo on muutettu pieneksi tietokonesaliksi ja ilmalaivan ulkopuolelle on asennettu runsaasti mittalaitteita. Sikarimaisen ilmalaivan päällä on jopa kymmenmetrinen mittauspuomi. Monet putket imevät ilmaa ulkopuolelta ja johtavat sitä matkustamon sisälle tutkittavaksi.

Zeppeliinissä on mukana monien muiden mittalaitteiden lisäksi myös laboratoriotasoinen massaspektrometri, joka kykenee analysoimaan 50-1000 nanometriä kooltaan olevia hiukkasia ja niiden koostumusta erittäin tarkasti.

Eräs koko hankkeen suurimmista ongelmista olikin saada pienhiukkasia mittaavat suuret laitteet pakattua matkustamoon siten, että ilmalaivan suurin sallittu lentoonlähtöpaino ei ylity.

Zeppelin NT voi ottaa maksimissaan 1900 kg painavan kuorman, jolloin koko laivan massa lentoon lähdettäessä on tarkalleen 10690 kg. Se voi lentää 2,6 kilometrin korkeuteen ja olla ilmassa yhtäjaksoisesti noin 24 tuntia.

Aerosoleja imemässä

Pegasokseksi nimetyn lennon pääsaaliina ovat aerosolit, eli ilmassa olevat pienhiukkaset, jotka ovat peräisin ihmisen toiminnasta sekä luonnosta. Pakokaasuissa on aerosoleja, asfalttia vasten pyörivät renkaat nostavat ilmaan hiukkasia ja katupöly sisältää runsaasti pienhiukkasia. Myös esimerkiksi siitepöly koostuu aerosoleista, pienenpienistä siitepölyhiukkaista.

"Eräs esimerkki runsaasti aerosoleja sisältävästä kaasusta ovat rikkidioksidipäästöt", kertoo Thomas F. Mentel saksalaisesta Jülich-instituutista Euronewsin uutisessa. "Olemme jo pitkään koittaneet vähentää rikkidioksidipäästöjä, koska ne saavat aikaan hapanta sadetta. Olemme onnistuneetkin tässä oikein hyvin, mutta samalla tällä voi olla vaikutusta pilvien muodostumiseen. Rikkidioksidilla ja pilvien synnyllä on tekemistä keskenään, ja tämä vaikuttaa puolestaan ilmakehän viilenemiseen. Voi siis olla, että sulfaattiaerosolien määrän vähentäminen toimi ilmastonmuutosta vastaan."

Tutkijat ovat erityisen kiinnostuneita ns. ilmakehän puhdistusaineita, luonnollisista kemiallisista yhdisteistä, jotka heikentävät ilmansaasteiden vaikutusta ja siten parantavat ilmanlaatua.

Tavoitteena on myös määrittää tarkasti luonnollisten ja ihmisen toiminnasta peräisin olevien aerosolien määrä ja laatu. Siksi ilmalaivan avulla halutaan lentää eri puolilla Eurooppaa erilaisissa maastoissa ja eri tyyppisissä ympäristöissä, eri korkeuksilla ja eri sääolosuhteissa.

Lentoja melkein Lappiin saakka

Viime vuonna Pegasos (tunnukseltaan D-LZFN) lensi mm. Italiassa ja Hollannissa, ja tänä kesänä kohteena on ennen kaikkea Suomi. Sen tieteellinen tukikohta Suomessa on Helsingin yliopiston mittausasema Hyytiälässä ja itse ilmalaiva majailee ainakin 22.4.-31.5. välisenä aikana Jämin lentokentällä, missä kentän eteläosa ja yksi kiitoteistä suljetaan muulta liikenteeltä tuoksi ajaksi. Jämiltä alus tekee lentojaan ympäri eteläistä Suomea ja pohjoisemmaksikin, lähes Lappiin saakka.

Suomesta tutkimuksiin osallistuu akatemiaprofessori Markku Kulmalan tutkijaryhmä, joka on niittänyt mainetta maailmalla eturivin aerosolitutkimuksesta. Ryhmä on hyvin poikkitieteellinen ja siihen kuuluu koko joukko fyysikoita, kemistejä ja insinöörejä.

Vaikka Zeppelin NT onkin suunniteltu alun perin matkustajalentoihin, ei tämä tutkimusalus ota kyytiläisiä.

Koska sää ja tilanteen mukaan kiinnostavat tutkimuskohteet vaikuttavat lento-ohjelmaan, ei aluksen reittejä voida suunnitella pitkälle tulevaisuuteen. Pegasoksen sijaintia voi kuitenkin seurata netissä reaaliajassa osoitteessa zeppelin.iek.fz-juelich.de/zeppelinlocation

Suomeen Zeppeliini lentää tämänhetkisen suunnitelman mukaan Mainzin, Hildesheimin, Lübeckin ja Ruotsin kautta. Läntisessä naapurimaassamme ensimmöinen etappi on Ljungbyhed ja sen jälkeen Skavsta, minne matka koitetaan taittaa mahdollisimman nopeasti. Tutkijat seuraavat ilmalaivaa autoilla ja saattueessa on mukana myös ilmalaivan pysäköimiseen käytettävä raskan kuorma-auto, jonka lavalta nousee pystyyn masto. Alus kiinnitetään siihen sen ollessa maassa.

Kunhan Zeppeliini saapuu Suomeen toukokuussa, palaa Tiedetuubi varmasti asiaan!

PEGASOS-projekti on laaja yhteiseurooppalainen tutkimushanke, jonka rahoitus tulee Euroopan Komission ns. seitsemännestä puiteohjelmasta. Lennon ja mittausten etenemisestä kerrotaan Pegasos-blogissa.

Kuvat: Jari Mäkinen

Tagit

Tilaa aihepiirin aerosolit RSS-syöte