Spektakulær meteorologi og CO2 udveksling

Risø måler koncentrationen af partikler op igennem atmosfæren med et såkaldt ceilometer. Instrumentet udsender lyspulser med en bølgelængde på 910 nm. Lyset kastes tilbage af partikler i atmosfæren som kan fra være regn skyer, partikler hvirvlet op fra havoverfladen af bølger, støv - ja alle mulige former for partikler. Hvor meget lys der kastes tilbage er ikke et nøjagtigt mål for hvor mange partikler der er, men målingerne giver et godt billede af den vertikale partikelfordeling, det vil sige fordelingen af partikler fra jord eller havoverfladen og op. Andre instrumenter bruges til at måle størrelsesfordelingen af partiklerne ved havoverfladen. Nedenfor er vist et spektakulært og meteorologisk meget spændende eksempel på den vertikale partikelfordeling den 11. oktober 2006 ud for Namibias kyst.

 
Figur 1Satellitbillede fra Satellite Eye som viser den tilbagelagte rute fra den 11. oktober ud for Namibia. Farverne viser forekomsten af alger i mg pr. m3.


Figur 2 viser det marine grænselag over det upwellingsområde ud for Namibia som Galateha sejlede igennem den 11. oktober. Der er mange partikler i laget over havet, men partiklerne når kun op til til 400 meters højde – toppen af grænselaget.

 

Figur 2: Ceilometermålinger den 11. oktober. Højden af grænselaget er 350 til 400 meter, og der er ikke bølger i atmosfæren. 


Farverne på figuren angiver hvor meget lys partiklerne tilbagekaster:
Hvid <0.1, Lyseblå 0.1 – 0.5, Grønlig 0.5 – 2.5, Blå 2.5 – 6, Mørkeblå 6 – 20, Sort 20 (skyer)

En radiosondering fra Galathea (Figur 3) viser at mellem 400 og 500 meters højde over havet stiger temperaturen voldsomt samtidig med at vindhastigheden aftager fra 16 til 6 m/s. Den store ændring i temperaturen virker som et låg på atmosfæren men er i kombination med ændringen i vindhastigheden favorabel for dannelse af bølger i atmosfæren.


    

Figur 3: Radiosondering den 11. oktober midt på dagen.

Den næste figur viser forholdene nogle timer senere. Det ses at der er udviklet store bølger på grænsen mellem de to luftmasser. Der kan altså dannes bølger i atmosfæren analogt med bølger på havet. Baggrunden for at disse bølger dannes hænger sammen med de store ændringer i 400 meters højde, men de nærmere forhold omkring dannelsen og den fysiske forståelse af bølgerne er ikke entydig.

   

Figur 4: Ceilometermålinger den 11 Oktober. Atmosfære med bølger.

Uden bølger i atmosfæren er der kun ringe udveksling mellem luften over og under låget på grund af det store temperaturspring. Dannelse af atmosfæriske bølger kan bryde dette låg og spiller muligvis en central rolle i udvekslingen af bl. a. CO2 mellem den fri atmosfære og atmosfæren lige over det kolde havvand. Bølgerne har mulighed for at bringe CO2 væk fra luften lige over havet og transportere det højere op i atmosfæren. For at spille en rolle kræves det at bølgerne bliver så store/stejle at de brækker over, ligesom brændingen ved en strand. Når bølgerne brækker tilfører de atmosfæren øget turbulens som kan forøge transporten af CO2 fra vand til luft og opblande CO2 i atmosfæren. Det er præcist det der skal til for at få udveksling henover det kraftige atmosfæriske låg som vi også observerede ud for Namibia (Fig. 2). Vi har således grunde til at tro at bølgerne i atmosfæren kan spille en rolle for udvekslingen af CO2. Hvor vigtig en rolle bølgerne spiller i CO2-udvekslingen ved Namibias kyst kender vi ikke endnu, men det vil blive undersøgt intenst i den kommende tid.

 

Kontakt

Charlotte Bay Hasager
Seniorforsker
DTU Vindenergi
46 77 50 14