Projekti / Programi
Daljinsko zaznavanje atmosferskih lastnosti
01. januar 2014
- 31. december 2019
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.02.04 |
Naravoslovje |
Fizika |
Meteorologija in oceanografija |
| 1.06.05 |
Naravoslovje |
Geologija |
Geofizika |
| Koda |
Veda |
Področje |
| T181 |
Tehnološke vede |
Daljinsko zaznavanje |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.03 |
Naravoslovne vede |
Fizika |
| 1.05 |
Naravoslovne vede |
Zemlja in okolje |
Raziskovalci (14)
Organizacije (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Razisk. organizacija |
Kraj |
Matična številka |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
1540 |
Univerza v Novi Gorici |
Nova Gorica |
5920884000 |
14.070 |
Povzetek
Mešanico plinov in suspenzijo mikroskopskih delcev (aerosolov), ki obkrožajo Zemljo od površja do višine nekaj tisoč kilometrov, imenujemo s skupnim imenom atmosfera. Del, ki je najbližji površju (troposfera), vsebuje kar 80% mase celotne atmosfere ter 99% vseh aerosolov in vodne pare. Preko podnebja, vremena in lokaliziranih povečanih koncentracij aerosolov ima tropsfera neposreden vpliv na floro in favno, vključno s človekom. Zgornji, ionizirani del atmosfere (ionosfera) se razširja od višine okoli 85 km do 600 km nad površjem in postaja vse pomembnejši zaradi vedno večje odvisnosti družbe od orbitalnih telekomunikacijskih in navigacijskih sistemov.
Osnovni namen predlaganega raziskovalnega programa so raziskave atmosferskih lastnosti s pomočjo različnih tehnik daljinskega zaznavanja, ki so, zaradi relativne nedostopnosti atmosfere za in-situ meritve, edini način za njihov študij. V primerjavi s klasičnimi orodji, kot so na primer meteorološki baloni, tehnike daljinskega zaznavanja omogočajo pregledovanje in s tem dvo- ali tri-dimenzionalne izseke atmosferskih lastnosti, ki nam prej niso bili dosegljivi.
V primeru troposfere, še posebej planetarne mejne plasti, ki neposredno interagira s površjem in ki ima na nas največji neposredni vpliv, predlagamo raziskave njenih lastnosti na podlagi daljinskega zaznavanja z raznimi vrstami lidarjev in satelitskih radijskih signalov. Iz lidarskih meritev in meritev faznih zakasnitev v več-frekvenčnih GPS monitorjih lahko izluščimo informacije o številnih lastnostih atmosfere, n.pr. temperaturi, relativni vlažnosti, skupni vsebnosti vodne pare, smeri in hitrosti vetra ter koncentraciji in tipu aerosolov. Ker je vodna para najpomembnejši in najbolj razširjen toplogredni plin, aerosoli pa imajo močan vpliv na podnebje, vreme in človekovo zdravje, so meritve njihovih porazdelitev in razumevanje fizikalnih procesov, ki jih uravnavajo, velikega pomena za znanost in za družbo v celoti.
V primeru ionosfere zaradi refraktivnega sipanja trans-ionosferskih radijskih signalov na nehomogenostih gostote elektronske plazme (še posebej v kombinaciji z geomagnetnimi nevihtami in povečano sončevo aktivnostjo) prihaja do velikih fluktuacij njihovih amplitud in faz, kar lahko pripelje do degradacije in izpadov delovanja servisov satelitske navigacije in telekomunikacijskih sistemov in sistemov za opazovanje Zemlje. Študij in posledično razumevanje ionosferskih procesov je tako izrednega pomena ne le za znanost, temveč tudi za povezane komercialne in vojaške aplikacije.
Neposredni cilji predlaganega programa so podrobne raziskave troposferskih in ionosferskih lastnosti in procesov, še posebej mehanizmov transporta aerosolov, korelacij med raznimi atmosferskimi spremenljivkami (n.pr. vsebnostjo vodne pare in aerosolov), identifikacija tipa aerosolov na daljavo, študij efektov nehomogenosti v gostoti elektronske plazme na propagacijo trans-ionosferskih radijskih signalov in njihovo odpravljanje ter študij ionsferskih procesov v pogojih povečane sončeve aktivnosti. Zastavljene cilje bomo dosegli z uporabo obstoječe infrastrukture in raziskovalne opreme (23. poglavje), ter z novimi nabavami v okviru obstoječih Evropskih projektov in infrastrukturnega programa.
Pomen za razvoj znanosti
Predlagani raziskovalni program cilja na raziskave atmosferskih lastnosti in procesov na podlagi meritev z metodami daljinskega zaznavanja. Pripomogle bodo k boljšem razumevanju fizikalnih procesov v širšem naboru povezanih fizikalnih področij, od aerodinamike, prenosa toplote, meteorologije, klimatologije in razširjanja valovanja v neurejeni snovi do vesoljskega vremena v okolju, ki je zaradi svoje nedostopnosti (še posebej v zgornjih plasteh) težko dostopno za redne in-situ meritve in zaradi tega še vedno relativno slabo poznano. Predlagane raziskave bodo na ta način neposredno prispevale k razvoju znanosti kot celote.
Poleg primarnega namena raziskav bo predlagani program z razvojem novih metod detekcije in analize meritev ter novih eksperimentalnih naprav bistveno prispeval tudi k razvoju instrumentacije na področju daljinskega zaznavanja. Center za raziskave atmosfere Univerze v Novi Gorici, kjer se bodo raziskave izvajale, je trenutno edina institucija v Sloveniji, ki je na tem področju mednarodno priznana.
Predlagani program je tudi močno umeščen v globalne raziskovalne tokove na področju atmosferskih znanosti in instrumentacije za daljinsko zaznavanje, z raziskovalnimi in projektnimi partnerji iz ZDA (The University of Iowa, MIT Haystack Observatory), Brazilije (Universidade Estadual Paulista), Kitajske (Ocean University of China, Xi'an University of Technology) in držav EU (INGV, Italija; Univerza v Bathu, Velika Britanija; EISCAT, Švedska; Geofizikalni observatorij Sodankyla, Univ. v Oulu, Finska), vključno s Slovenijo (Agencija RS za okolje in Institut Jožef Stefan). Izsledki predlaganih raziskav so izredno relevantni tudi za uporabo atmosfere kot medija pri detekciji kozmičnih žarkov ekstremnih energij, kot jih izvaja mednarodna kolaboracija Pierre Auger (50 institucij iz 18 držav), s katerro smo prav tako formalno povezani.
Pomen za razvoj Slovenije
Neposredni pomen in korist predlaganega reziskavalnega programa »Daljinsko zaznavanje atmosferskih procesov« za slovensko gospodarstvo in družbo leži v možnosti prenosa znanja in state-of-the art tehnologij v komercialno in družbeno koristno uporabo v Sloveniji, pri čemer smo bili že do sedaj zelo uspešni. Konkretno, kot spin-off osnovnih raziskav na Observatoriju Pierre Auger v Argentini, katerega član je vodja programske skupine (lidarska karakterizacija atmosfere kot detektorskega medija observatorija, sinhronizacija talnega detektorskega sklopa z GPS signali) smo skupaj z Agencijo RS za okolje leta 2005 na Otlici nad Ajdovščino postavil prvi lidarski observatorij v Sloveniji, ki je bil med drugim uporabljen za sledenje Islandskega vulkanskega pepela in daljinske meritve njegovih lastnosti leta 2010. V sodelovanju z ameriškimi (The University of Iowa) in kitajskimi (Ocean University of China, Xi'an University of Technology) partnerji smo sami razvili tudi Ramanski lidar za daljinske meritve profilov vodne pare ter v dodatnem sodelovanju s slovensko industrijo (Optotek, Fotona) tudi trikanalni mobilni lidar za sledenje in identifikacijo aerosolov. V sodelovanju z University of Bath, Velika Britanija in kolaboracijo EISCAT na Švedskem pa proučujemo tudi vpliv ionosferskih motenj na GPS sprejemnike in možnost njihove odprave, kar bo imelo velik pomen v času povečane sončeve aktivnosti v letih 2012-2013. Vse razvite naprave že dajejo ne le znanstvene ampak tudi širše družbeno koristne rezultate. Trenutno smo v fazi dogovarjanja s slovenskimi gospodarskimi subjekti (Robotina), da bi prenešeno in doma ustvarjeno znanje prenesli v industrijo. Te dejavnosti bomo v okviru predlaganega raziskovalnega programa še razširili in intenzivirali.
Posredni pomen predlaganega programa za družbo je aktivno in enakopravno sodelovanje slovenskih znanstvenikov in študentov v vrhunskih svetovnih znanstvenih in tehnoloških raziskavah. Mednarodni uspeh predlaganega in podobnih projektov pomeni hkrati tudi priznavanje Slovenije kot visokotehnološke in napredne države, kar nadalje stimulira naše globalne ekonomske in finančne povezave.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2014,
2015,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2014,
2015,
zaključno poročilo
