Změny klimatu a jejich dopady

Vědci z Airbus, DLR a BTU v čisté místnosti Airbus Defense and Space (ADS) v Friedrichshafenu před hardwarovými díly experimentu AtmoFlow. Z týmu BTU jsou přítomni: Dr. Peter Szabo (3. zleva), Simon Kühne (4. zleva), Dr. Vadim Travnikov (6. zleva), Peter Haun (6. zprava), Prof. Christoph Egbers (5. zprava) a Yann Gaillard-Röpke (4. zprava). (Foto: ADS/Dr. Astrid Adrian)

S jedinečným experimentem, který lze provést výhradně ve stavu beztíže, chtějí výzkumníci BTU zkoumat dopady klimatických změn na polární ledovce Země a s tím související změny v pohybu vzduchu a oceánů.

V únoru 2024 byla zahájena druhá fáze projektu DLR „AtmoFlow“. AtmoFlow označuje vědecké studie konvektivního proudění v kulovém systému, který je analogický planetárním proudovým polím“, vysvětluje prof. Dr.-Ing. Christoph Egbers, který projekt vede. Doba financování trvá tři roky a částka podpory je téměř 680 000 eur.

Výzkum proudění BTU potřetí ve vesmíru

S projektem AtmoFlow bude již potřetí do vesmíru vysláno vědecké a technologicky koordinované experimenty na Mezinárodní vesmírné stanici (ISS) z Cottbusu. Předchozí experimenty GeoFlow I (2008-2009) a GeoFlow II (2011-2018) byly již velmi úspěšně připraveny a provedeny. Prof. Dr.-Ing. Christoph Egbers, vedoucí katedry aerodynamiky a proudění na BTU a vedoucí všech tří projektů, nadšeně vysvětluje: „To je něco velmi zvláštního. Téměř žádná jiná německá univerzita se nezúčastnila takových experimentů na vesmírných stanicích po dobu více než 20 let.“ Kromě toho zahrnují i řadu doprovodných pozemních experimentů, parabolických letů a výzkumných raketových letů, při nichž je krátkodobě přítomen stav beztíže. S novým projektem DLR jsou financovány tři další pozice pro vědce a vědkyně.

Miniaturní Země na ISS

Hlavním cílem experimentu Atmosférický proud (AtmoFlow) je zkoumání atmosférických konvektivních proudů v kulovém prostoru. Takové experimenty v kulovém prostoru jsou široce rozšířené v disciplínách geofyziky, astrofyziky a především v atmosférickém výzkumu a mají klíčový význam. Specifičností techniky BTU je její kulová geometrie na rozdíl od jiných často plošných, kartéšských experimentů.

V AtmoFlow mají být zkoumány proudy v sférické geometrii za vlivu centrálního silového pole („Miniaturní Země“), které jsou vystaveny atmosféricky podobným okrajovým podmínkám. Tato experimentální konfigurace nemůže být realizována na Zemi, protože její gravitační pole překrývá umělé centrální pole modelu. Za podmínek mikrogravitace, tedy při přibližování se stavu beztíže, však může toto modelové pole simulovat konvekci – proudy, které se vyskytují v atmosféře Země, v oceánech nebo v magmatickém plášti.

Paralelně a doplňkově vyvíjí Dr.-Ing. Vadim Travnikov, vědec v týmu prof. Egbersa, od ledna 2024 v rámci projektu financovaného DFG hydrodynamický CFD model (Computational Fluid Dynamics). Tento proudový model má popsat formy a vzájemné působení atmosférických proudů Země. Pomocí analýzy stability se výzkumník dozví více o stavu proudění. Tak může nestabilita spustit přechod k turbulentnímu proudění, které se například v atmosféře Země projevuje jako tornádo. „Zajímá nás, jak se proudění mění s globální změnou klimatu,“ říká vědec. „S těmito znalostmi mohou meteorologové přesněji předpovídat místní klima.“ Výsledky těchto výzkumů jsou součástí projektu AtmoFlow, který zkoumá planetární a atmosférické proudění na Mezinárodní vesmírné stanici (ISS).

Podle aktuálního stavu je let na ISS plánován na rok 2026 nebo 2027

Cílem projektu BTU je vytvořit simulační model, který na základě dat z kulového modelu vypočítá atmosférické konvekční procesy. Úpravou okrajových podmínek – například vyšších teplot na severním a jižním pólu – lze tímto modelem simulovat dopady klimatických změn na proudové procesy a odhadnout možné důsledky. Tým dále tvoří Dr. Peter Szabo, M.Sc. Peter Haun, M.Sc. Yaraslau Sliavin a M.Sc. Yann Gaillard-Röpke.

Pozadí

Rusko, USA, Japonsko a Evropa společně provozují ISS a její vědecké moduly nejméně do roku 2030. Pouze z Německa pochází 40-50 experimentů různých disciplín a zařízení ve stavu beztíže na vesmírné stanici.