Danske forskere studerer skydannelse 1.100 meter under jorden

Forskere er kendt for at gå i dybden. Seniorforsker Jens Olaf Pepke Pedersen og forsker Martin Enghoff på DTU Space gør det bogstaveligt talt, når det drejer sig om at studere skydannelse i atmosfæren.

I 2009 og 2010 gik de jævnligt under jorden for at bedrive deres forskning i en mine i det nordøstlige England ved landsbyen Boulby.

I 2014 forventer de at være klar igen, når udstyret til et nyt og større eksperiment er færdigudviklet, og efter det til næste år er blevet gennemtestet i laboratorierne på DTU.

Martin Enghoff (t.v.) og Jens Olaf Pepke Pedersen (t.h.) er ved at installere forsøgsopstillingen i en kasse med bly og kobberplader, der beskytter mod ioniserende stråling fra minen. (Foto: DTU Space). Illustration: DTU Space.

Laboratorium i gammel minegang

I Boulby-minen er der siden 1973 brudt kaliumklorid (KCl). Boulby Underground Laboratory 1.100 meter under overfladen er bygget i en nedlagt minegang i en del af minekomplekset.

Her har britiske forskere gennem mere end ti år gennemført eksperimenter, der leder efter partikler af mørkt stof - foreløbig uden succes.

Jens Olaf Pepke Pedersen og Henrik Svensmark fra DTU Space var for omkring fem år siden på jagt efter et underjordisk laboratorium, hvor de kunne lave forsøg for at studere, hvordan aerosoler dannes i luft under påvirkning af elektrisk ladede partikler.

I en række eksperimenter i deres egne laboratorier havde de gennem flere år lavet sådanne eksperimenter. Men i laboratoriet havde de ingen kontrol over de elektrisk ladede partikler, der stammer fra den kosmiske stråling.

Så selv om de havde til hensigt netop at studere denne effekt af kosmisk stråling, ville de gerne gøre det et sted, hvor strålingens intensitet var en kendt og ikke ukontrollabel parameter.

Radioaktivitet i minen skal afskærmes

Efter at have undersøgt mulighederne både her i landet samt i Sverige og Italien faldt valget på minen i England.

Her var der mulighed for at placere en rustfri stålbeholder på 50 liter, hvorigennem der kunne strømme fugtig luft bl.a. indeholdende små mængder af svovldioxid (SO2) og ozon (O3) for at få blanding, der minder om luften i atmosfæren.

Ved hjælp af ultraviolet stråling har forskerne samtidig kunnet simulere en del af den fotokemi, der sker i Jordens atmosfære, som blandt fører til dannelse af svovlsyre (H2SO4).

Nede i dybet er beholderen godt afskærmet fra kosmisk stråling fra oven, og derfor var det muligt at lave kontrollerede forsøg med bestråling af luften med en gammakilde (Cs-137).

For at afskærme fra den naturlige radioaktivitet i minen skulle hele opstillingen dog pakkes ind i bly, og for at afskærme fra radioaktivitet fra urenheder i blyet blev indersiden yderligere skærmet med tykke kobberplader.

Fra aerosoler til kondensationskerner

Gennem et par år besøgte Jens Olaf Pepke Pedersen, Martin Enghoff og teknikerne Michael Avngaard og Jørn O. Hansen fra DTU Space jævnligt forsøgsopstillingen i samarbejde med astrofysiker Sean Paling fra Sheffield University.

De mange data er siden blevet analyseret og er kort tid siden blevet publiceret i en artikel i Journal of Aerosol Science.

Kort fortalt så indikerer målingerne, at ioner i atmosfæren over Jordens have kan dominere produktionen af små aerosoler med en størrelse på fire nanometer.

Kan sådanne aerosoler vokse sig større og nå op på en størrelse omkring 100 nanometer, kan de fungere som kondensationskerner for dannelse og skyer, og derved kan der være direkte sammenhæng mellem antallet af ioner i atmosfæren, som bl.a. reguleres af Solens aktivitet og mængden af skyer på jordkloden, som er med til at styre Jordens klima.

Denne hypotese er blevet fremført af Henrik Svensmark fra DTU Space gennem mange år som en forklaring på naturlige klimaforandringer.

De første forsøg i Boulby kan dog ikke tages som det endegyldige bevis på Svensmarks hypotese, og de kan heller ikke afgøre, hvor stor betydning denne effekt i givet fald har.

Beholderen på 50 liter har nemlig været for lille til, at man kan se aerosolerne vokse, før de forsvinder ud af beholderen igen med den gennemstrømmende luft. Desuden har koncentration af svovldioxid og svovlsyre været urealistisk høj i forhold til betingelserne i Jordens atmosfære. Men de første eksperimenter har vist, at der er muligt at lave sådanne forsøg, og det har givet forskerne blod på tanden.

Nye forsøg skal være mere realistiske

Om et godt et år forventer Jens Olaf Pepke Pedersen, at det vil muligt lave mere realistiske forsøg.

Det skal ske med et nyt og større reaktionskammer på 1.000 liter, der netop er blevet fremstillet.

Til næste år vil forskerne ved DTU Space lave forsøg med det nye reaktionskammer i kælderen under den nye bygning i Lyngby, der nu huser DTU Space, som tidligere var på placeret på Østerbro i København. Beholderen skal senere flyttes til minen i England.

Med den nye beholder kan man opnå forhold, der både temperaturmæssigt og koncentrationsmæssigt er tæt på forholdende over verdenshavene. De britiske samarbejdspartnere vil desuden kunne levere udstyr, der gør det muligt at måle aerosolerne allerede, fra de har en størrelse omkring 1 nanometer.

Jens Olaf Pepke Pedersen vurderer, at partiklerne vil være lang tid nok i beholderen til, de kan vokse op til en størrelse på omkring 25 nanometer.

Det er stadigt mindre end den størrelse, der skal til for, at vanddråber kan kondensere sig på aerosolen. Men ved at studere, hvor mange af de helt små aerosoler, der vokser sig store, vil man også få en meget bedre formodning om, hvor mange, der kan blive til kondensationskerner.

Derfor har ioner en betydning for aerosoler

Jens Olaf Pepke Pedersen forklarer, at omkring halvdelen af kondensationskerner for skyer givet vis stammer fra støv, skumsprøjt og lignende, der blandes op i atmosfæren.

De resterende opstår ud fra aerosoler, der dannes i atmosfæren, hvoraf nogle dannes uden ioner er involveret, og andre skylder ioner deres eksistens.

»Det er relativt let at forstå, at ioner vil have en betydning for dannelsen af aerosoler,« siger Jens Olaf Pepke Pedersen.

»Under en kritisk størrelse er det nemlig svært for molekylerne at klumpe sig sammen. Men da både svovlsyre og vand består af polære molekyler (med en ujævn ladningsfordeling, red.) vil ioner kunne hjælpe til at binde molekylerne sammen. Når de først er nået over en bestemt størrelse, kan de derimod vokse af sig selv,« forklarer han.

Dokumentation

Animation af forsøget i minen
Aerosol nucleation in an ultra-low ion density environment
Boulby Underground Laboratory

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Det er tiltag som dette, der bringer vor forståelse for "klimaet" videre. Vi er nødt til at forstå ALLE parametre, inden vi kommer videre.

  • 0
  • 0

Det er tiltag som dette, der bringer vor forståelse for "klimaet" videre.

Trivielt sandt. Alt forskning bringer vores forståelse 'videre" i en eller anden forstand. - uanset forskningsområde.

Vi er nødt til at forstå ALLE parametre, inden vi kommer videre.

... hvilket mest lyder som en dårlig undskyldning for ikke at handle på baggrund af hvad vi ved nu. Er der nogen andre grene af videnskaben du insisterer på vi skal vide "ALLE" ting om før vi handler i forhold til vores viden? Skal vi holde op med at bygge jordskævlssikre huse nær forkastningszoner, blot fordi vi ikke kender "ALLE parametre" i pladetektonik?

  • 1
  • 0

... hvilket mest lyder som en dårlig undskyldning for ikke at handle på baggrund af hvad vi ved nu

  • javist!: På med skyklapperne og [b]så[/b] deruda' med vejrmöller, koprutter og hele molevitten, ikk' oss'? Og helst ikke ét ord om [b]KK[/b], vel?? :)
  • 0
  • 0

@Hans Henrik Hansen

Du kan pleje dine fordomme, når du har fundet bare et eneste sted jeg har snakker om koprutter eller imod Kernekraft.

Indtil da, så forhold dig sagligt til emnet. - tak.

  • 0
  • 0

Og emnet er : Skydannelse.

Ja - og argumentet var at vi skulle forstå det og "ALLE parametre, inden vi kommer videre".

Og mit svar var: ævl.

Skal vi så komme videre?

  • 0
  • 0

Hvis skydannelse afhænger af aerosoler, dannes de mere i forbindelse med magnetfelter, eller ved tektonisk aktivitet? Det er vel afgørrende for om forsøget foretages ud fra realistiske betragninger. Aerosolerne er vel ikke jævnt fordelt, eller? Interessant er hvad vi præcist kan få ud af en afskærmet engelsk mine.

  • 0
  • 0

Jo flere kendsgerninger vi får lagt ind i modellerne, jo bedre bliver de vel?

Der har vist ikke været skrevet flere ord i denne tråd end du selv sagtens kunne have dobbelt-checket først du postede, at det er der ingen der har skrevet noget som helst der kan tolkes hen i retning af at mene det modsatte.

Men Svensmarks data er måske ikke tilstrækkeligt stuerene ?

Og det samme gælder den der absurditet. Gå nu tilbage og check at det var dit udsagn og ikke Svensmarks forskning, der blev kritiseret.

Du ved - "kendsgerninger istedet for tro".

  • 0
  • 0

Det er umiddelbart indlysende (fysik!), at kosmisk stråling danner ioner, og at ioner er kim for dråbedannelse, altså skyer. Så disse forsøg skal blot vise, HVOR kraftig denne effekt er, så man kan vurdere en af årsagerne til de NATURLIGE svingninger i jordens temperatur, der altid har været. Men dette påvirker (logisk set) ikke klimagassernes betydning for temperaturen. Det voksende indhold af CO2, metan m.m. i atmosfæren giver (fysik!) en voksende middeltemperatur, og det er den, som klimamodellerne bedre og bedre beregner - og som frygtes at give 2-3-4 graders temp.stigning de kommende årtier. Den målte temperaturstigning er derfor summen af de naturlige svingninger og en jævnt voksende temp. fra klimagasserne. Og det er den sidste effekt, vi kan mindske ved øget brug af VE og kernekraft. Især hvis de erstatter brugen af for kul, olie og gas.

  • 1
  • 0

Al forskning i kondensationskerner må antages at være væsentlig i forbindelse med den globale opvarmningen. Som Lomborg allerede for mange år siden forudsagde, er der ikke realpolitisk opbakning på verdensplan til at indskrænke olieproduktion og efterforskning, selvom kendte forekomster allerede langt overgår den mængde der kan tillades afbrændt. Hvor blev f.eks. de larmende demonstrationer af da Mærsk fornylig kundgjorde, at deres oliedirektør havde fået 170 mia. til at forøge produktion og efterforskning af olie. Og Danmark er en miniput spiller på markedet. Det kan derfor, igen af realpolitiske grunde, blive nødvendigt at se på mulighederne for en menneskeskabt forøgelse af skymængden indtil der på verdensplan sker en målbar kraftig CO2 reduktion. Det har Lomborg vist også foreslået. Så på med vanten.

  • 0
  • 0

Martin: Ja, hvis man kan forøge skymængden (vist flere metoder), så vil det modvirke temp.stigningen, men.... Med flere skyer får vi vel flere skybrud også på steder, hvor der i forvejen er oversvømmelses-katastrofer. Eller er der nogen, der ved bedre?

  • 0
  • 0

Med flere skyer får vi vel flere skybrud også på steder, hvor der i forvejen er oversvømmelses-katastrofer. Eller er der nogen, der ved bedre?

  • tjaeh?: Vi plejer at få tudet ørerne fulde med, at flere/voldsommere skybrud er en følgevirkning af 'global [b]opvarmning[/b]'! Nu kommer du så og fortæller os, at flere (lave) skyer og deraf følgende 'global [b]afkøling[/b]' minsandten medfører det samme; dét er da ellers en 'catch 22', der vil noget! :)
  • 0
  • 0

HHH: Jeg prøver: Flere drivhusgasser giver højere temperatur - først i atmosfæren, senere også havet. Begge dele giver mere vanddamp i atmosfæren. Og da det er en nogenlunde stationær tilstand, skal vandet ned igen, så der kommer mere regn og flere skybrud visse steder. Hvis man så kunstigt skaber flere skyer, reflekteres mere sollys, og temp.stigningen bliver mindre. Og så er det et kvalificeret gæt (mit!), at det alt i alt vil være positivt at reducere temp.stigningen. (Flere skybrud er jo ikke den eneste konsekvens af klimaændringen). Og (uden at glorificere Lomborg) så var det vel også denne viden, der for 3-4-5 år siden fik ham til at foreslå at lade 1000 (?) skibe med højtryksvandkanoner sejle rundt og tilføre atmosfæren mere vanddamp?

  • 0
  • 0

Og da det er en nogenlunde stationær tilstand, skal vandet ned igen, så der kommer mere regn og flere skybrud visse steder.

Det er jo netop dannelsen af nedbør forskningen skal afklare. Deri indbefatter det så også hvor hurtigt nedbøren kommer, altså intensiteten. Derfor om der er mange eller få partikler til at danne kondensationskerner.

  • 0
  • 0

Og så er det et kvalificeret gæt (mit!), at det alt i alt vil være positivt at reducere temp.stigningen

  • OK, og det [b]på trods af[/b] din tidligere tese om, at

Med flere skyer får vi vel flere skybrud også på steder, hvor der i forvejen er oversvømmelses-katastrofer

  • eller har du frafaldet dén? :)
  • 0
  • 0

Men Svensmarks data er måske ikke tilstrækkeligt stuerene ?

Og det samme gælder den der absurditet

Når jeg skrev som jeg gjorde, skyldes det at det tog Svensmark flere år at få publiceret de første teorier og resultater. I min optik er videnskab at udvide det samlede kendskab til et emne - og få indarbejdet den viden man har i modellerne. Ikke at mobbe hinanden. Og så er der et par ting, der generer mig. Klimaet har skiftet mellem kulde og varme mange gange - uden mennesker - hvordan er det gået til? For nogle år siden var der en udsendelse, hvor man fastslog, at CO2 stigningen kom efter varmen - altså at det er varmen der udløser CO2 stigningen. I mit lange liv har jeg oplevet at blive advaret om kommende istider - nu er det så "den menneskeskabte globale opvarmning" - hvad bliver det næste? Summa summarum: Jeg tror ikke vi ved nok om alle mekanismerne til at vi kan forudse, hvad der kommer til at ske!

  • 0
  • 0

Morten. Ja, gu er det svært! - Men du skal skelne mellem det korte og det lange sigt. Istiderne og mellemistiderne varede ca. 100.000 og 10.000 år. Men det, vi diskuterer i klimadebatten er et 50-100-150 års perspektiv. Og det er langt simplere at regne på hurtige end langsomme (naturlige) variationer. Dog ved man, at Jordens bevægelse omkring solen (jordaksens hældning i forhold til solen) har en periodisk variation (vist 26.000 år). Og at den elliptiske bane ændrer eksentricitet, m.v. - Dette kan begrunde en del af de langsomme variationer. Også solens stråling ændrer sig. Men det er der nok andre, der ved mere om! Forskellen på kort og langt sigt kendes også fra vejrudsigterne, der nu er gode for tre døgn, nogenlunde en uge frem, men meget lidt præcise blot to uger frem.

  • 0
  • 0

I min optik er videnskab at udvide det samlede kendskab til et emne

Ingen påstår andet. Men når du ikke agter at sætte dig ind i det samlede kendskab, men blot fyrer det sædvanelige, talrige gange forklarede, talking-points af, så bliver det lidt småt med tålmodigheden. Det er jo ikke fordi forklaringerne ikke er nemme at finde på nettet for dem, der har viljen,...

Men nu skal jeg se om jeg kan mønstre lidt tålmodighed svare på dine spørgsmål (for 117. gang):

Klimaet har skiftet mellem kulde og varme mange gange - uden mennesker - hvordan er det gået til?

Tjae... hvordan er det gået til? Folk er også døde før vi fik tobaksrygning. Hvordan er det gået til? Betyder det at tobaksrygning umuligt kan være skadeligt? Vi har en ganske god ide om ret mange af de klimaændringer, der har været i geologisk tid. De skyldes forskellige ting, men CO2 har næsten altid haft en rolle. En ting er dog sikkert: De fleste af dem - og navnlig dem livet har kunne vænne sig til - er sket meget langsommere end det vi gør i dag. (få århundreder). Hvis du virkelig ønsker at vide noget om paleoklimatologi, så kan jeg anbefale dig at høre hele Richard Alley foredrag her: http://www.agu.org/meetings/fm09/lectures/... (han er ikke kedelig at høre på)

For nogle år siden var der en udsendelse, hvor man fastslog, at CO2 stigningen kom efter varmen - altså at det er varmen der udløser CO2 stigningen.

Du snakker sikkert om "The Great Global Warming Swindle". - et stykke konspirationsteoretisk pseudovidenskabeligt polemik. http://en.wikipedia.org/wiki/The_Great_Glo... Du kan finde det meste af det tilbagevist (inkl. det du nævner) i disse video-serier: http://www.youtube.com/playlist?list=PLA4F... http://www.youtube.com/user/greenman3610/v...

Men for at tage dit argument. Ja - vi ser i iskerner fra Antarktis at temperaturstigningerne på vej ind i en mellemistid kommer før (ca. 800 år) en stigning i CO2. Men vi ved også hvad istider og mellemistider har som årsag - og det er ikke CO2. Det er orbitale ændringer. (Milankovitch cycles). De er bare ikke nok til at forklare hele temperaturforskellen. Men havet bliver en smule varmere, frigiver det CO2 som så forstærker effekten. Og det tager ca. 800 år at blande dybhavet op. Orbitale forcings er triggeren. CO2 er feedback. I vore dage trigger mennesket det direkte med CO2. (vi ved at de orbitale forhold ikke spiller ind i dag)

I mit lange liv har jeg oplevet at blive advaret om kommende istider - nu er det så "den menneskeskabte globale opvarmning" - hvad bliver det næste?

Det næste bliver forhåbentlig at du prøver at lægge mærke til hvem, der advarer dig og tænker lidt dybere over om det nu også kan sammenlignes.

I 70'erne var det medierne, der piskede en populærvidenskabelig stemning op om en istid. Vi vidste ikke så meget om mekanismerne dengang og kunne se at Holocene allerede havde varet ca. så lang tid en mellemistid gennemsnitligt varer. Samtidig var en del svovl/sod udledning fra industri, som man vidste kunne køle atmosfæren. ... så det var meget nemt for den populærvidenskabelige presse at løbe med et rygte om en istid. Men at det var holdningen i det videnskabelige samfund er en myte.

http://www.youtube.com/watch?v=EU_AtHkB4Ms...

http://www.youtube.com/watch?v=XB3S0fnOr0M

Bulletin of American Meteorological Society article on the "Myth of Global Cooling" http://journals.ametsoc.org/doi/pdf/10.117...

Til forskel fra i dag, hvor der ikke er et eneste videnskabeligt selskab på kloden, der ikke bakker op om at global opvarmningen foregår. Det er os, der gør det og det er et alvorligt problem: http://en.wikipedia.org/wiki/Scientific_op...

  • 0
  • 0

Ingen påstår andet. Men når du ikke agter at sætte dig ind i det samlede kendskab, men blot fyrer det sædvanelige, talrige gange forklarede, talking-points af, så bliver det lidt småt med tålmodigheden. Det er jo ikke fordi forklaringerne ikke er nemme at finde på nettet for dem, der har viljen,...

Man behøver ikke at spise et helt æg, for at opdage at det er råddent!

Men nu skal jeg se om jeg kan mønstre lidt tålmodighed svare på dine spørgsmål (for 117. gang):

Mage til selvhøjtidelig, opblæst nar skal man lede længe efter, altså hvis man skulle ønske at finde en sådan ;o)

  • 0
  • 0

Jeg har aldrig påstået at jeg var evigt høflig eller havde uendelig tålmodighed. ... og da slet ikke når jeg bliver skudt i skoene at jeg skulle have fordomme overfor Svensmarks forskningsresultater.

Men jeg kan da godt se at det er trist, at det skal være en undskyldning for nogen for faktisk at forholde sig til videnskaben og komme ud over det punkt, hvor man blot gentager halve sandheder igen og igen.

  • 0
  • 0

Det er tiltag som dette, der bringer vor forståelse for "klimaet" videre. Vi er nødt til at forstå ALLE parametre, inden vi kommer videre.

Selvom vi kender alle parametre, så er det ikke sikkert, vi kommer så meget videre i forståelsen: Et system som "Langtons Ant" er drevet af nogen få meget enkle parametre, og alligevel er det utroligt besværligt at regne ud, hvad der vil ske i systemet. Principielt set er mange ting en Turing-maskine...

Enkle regler kan fremme særdeles kompleks adfærd (både hos kakerlakker og vejret), så selvom om vi i princippet ved det hele så ender det komplekst.

Men det er vel trivielt at gentage for de fleste, der har læst om kompleksitet, kaosteori og den slags. De mest komplicerede systemer er dem, hvorfra feed-back interagerer (biologiske systemer/organismer), men også klima og vejr.

I praksis kan man således aldrig få en 100 % nøjagtig vejrudsigt, da det kræver umådeligt mange målepunkter, som i praksis er tja, upraktiske. Men man kan tilnærme sig og lave nogen ret gode modeller af forudsigelser- men man vil aldrig kunne kende alle parametre i detaljen!

For at vende tilbage til topic: Ved første læsning af artiklens overskrift, tænkte jeg, at det var dog lidt underligt, at gå under jorden, da man så vidt jeg husker, faktisk kan opleve skydannelse i de kæmpestore haller, hvori man bygger fly.

Men selvfølgelig afslørede nærmere læsning, at der var gode grunde til at gå under jorden.

Mvh Tine- der af og til undrer sig over, hvordan debattråde lynhurtigt afspores.

  • 1
  • 0

Tine: Når så mange - meget forskellige mennesker med meget forskellig indgang til debatten og meget forskellige "kæpheste" (= specialviden)... diskuterer, - så er det ikke mærkeligt, at debatten ofte løber af sporet. Det er jo ikke en debat mellem specialister! Tag det som halvt viden-udveksling og halvt underholdning!

  • 1
  • 0

Den målte temperaturstigning er derfor summen af de naturlige svingninger og en jævnt voksende temp. fra klimagasserne. Og det er den sidste effekt, vi kan mindske ved øget brug af VE og kernekraft. Især hvis de erstatter brugen af for kul, olie og gas.

Er der nogen som helst grund til at tro at VE og kernekraft erstatter kul, olie og gas så længe at man stadig kan få fat på kul, olie eller gas?

  • 0
  • 0

Peter O K: Det er mest et politisk spørgsmål. VE er generelt dyr og meget lidt effektiv. Derfor kræver det politisk initiativ, hvis kul, olie og gas skal erstattes af VE. I Danmark har VE haft politisk medvind i mere end 20 år, og du kender vel ministerens og regeringens målsætning for betydningen af VE i 2020 og 2050. Så det korte svar er, at "man kan hvad man vil!" - Indtil man evt. bliver klogere!

  • 0
  • 0

Men en mere "jordnær" indstilling til de breddegrader vi befinder os på ville også kunne forklare at vi har et vist energibehov det halve år hvor solen ikke er tilstede som vinden alene ikke kan dække.

Derfor må de tanker om VE der er fremme betragtes som skrivebordsarbejde i kul gas og olie opvarmede kontorer.

Da jeg mener at alle ledere skal gå forrest burde energirationeringen ramme Christiansborg først :o)

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten