Merjenje absorbcije črnega ogljika s sistemom na osnovi optičnih vlaken

Podnebne spremembe ustvarjajo nova tveganja in ojačujejo obstoječa, tako za naravne sisteme kot za družbo. Cilji pariškega sporazuma UNFCCC bodo potrebovali implementacijo t.i. »negativnih emisij«, katerih časovnica je precej negotova. Da bi segrevanje ohranili pod 2°C (in ciljali pod 1,5°C), bomo morali uporabiti omejitve emisij kratkoživih povzročiteljev tople grede, kar vključuje črni ogljik. Z meritvami absorpcije aerosolov in odvisnosti te od valovne dolžine, bomo določili hitrost segrevanja in direktni radiativni prispevek črnega ogljika in drugih absorbirajočih aerosolov in določili sistematične negotovosti podnebnih modelov pri določanju radiativnega prispevka.

Za to potrebujemo zanesljive inštrumente, ki jih bomo razvili v projektu. Fototermični interferometer meri absorpcijo aerosolov linearno in sledljivo po prvih principih. Zrak z aerosoli vlečemo skozi komoro. Tu na vzorec svetimo z močnim moduliranim črpalnim in aerosoli absorbirajo nekaj svetlobe. Aerosoli se segrejejo in toplota se prenese v okoliški zrak. Gostota zraka se zmanjša, kar zmanjša lomni količnik zraka. Spremembo lomnega količnika merimo kot razlika optične poti v interferometru. Modulacija fazne spremembe je linearno odvisna od absorpcijskega koeficienta. Črpanje in interferometer bomo uresničili v vlakenskem fototermičnem interferometru, kar bo bistveno poenostavilo eksperimentalno ureditev in meritve, naredilo instrument bolj robusten in manj občutljiv na zunanje vplive (in s tem manj zašumljen).

Z uporabo naših razvitih inštrumentov se bodo merilne negotovosti zmanjšale za velikostni razred in se bo povečala napovedna moč modelov, temelječih na teh zbranih podatkih. Naši rezultati bodo osvetlili zmožnost ukrepov za zmanjšanje emisij kratkoživih povzročiteljev tople grede, da hitro upočasnijo atmosfersko segrevanje. Prispevki črnega ogljika in drugih absorbirajočih aerosolov k regionalnim in globalnim podnebnim spremembam bomo določili veliko natančnejše.

Aktivnosti bodo koristile slovenski, evropski in svetovni znanosti, skozi njo pa tudi družbi, na katero vplivajo podnebne spremembe. Rezultati projekta bodo vhodni podatki v regionalne in globalne modele podnebnih sprememb in bodo izboljšale njihovo napovedno moč . To bo koristilo družbi na širši regionalni in na globalni ravni.

DS1 Upravljanje projekta – V teku

DS2  Vlakenski interferometer – Realizacija: 100%

Raziskave vlakensko integriranega interferometra z nizkim šumom na osnovi enorodovnih optičnih vlaken in s stabiliziranim (vlakenskim) laserjem kot interferometričnim virom.

DS3 Vlakenski laser in črpalna shema- Realizacija: 100%

Raziskave vlakenskega laserja primernega za črpanje oziroma vzbujanje merilnega vzorca

DS4 Laboratorijski prototip – V teku

Postavitev laboratorijskega prototipa z združenim vlakenskim interferometrom in črpalnim laserjem.

DS5 Testiranje na terenu – V teku

Preizkus vlakenskega interferometra v relevantnem okolju.