Professor Jøran Moen (også II-er på UNIS) Romvær og sikker ferdsel i Nordområdene

Transkript

1 Professor Jøran Moen (også II-er på UNIS) Romvær og sikker ferdsel i Nordområdene Kings Bay jubileums-seminar 13. desember 2016

2 ROMVÆR SOLAS ATMOSFÆRE KOBLER TIL JORDAS ATMOSFÆRE

3 Foto: Leif Johnny Eilertsen

4 Et varmere klima åpner for økt ferdsel i Nordområdene Satellitt navigasjon og kommunikasjon er kritisk for sikkerhet i redningsoperasjoner og komplekse maritime operasjoner

5 Signalforstyrrelser oppstår pga turbuelens i ionosfæren, det elektriske topplaget av jordas atmosfære det er en risikofaktor

6 Når solvinden kobler magnetisk til jordas atmosfære driver den et transportsystem over polkalotten. Transportsystemet trekker med seg ionosfæreskyer (plasmaskyer elektrisk ladd gass av elektroner og ioner) over polkalotten fra dag til natt. Dvs at I den Skandinaviske arktiske sektoren, på kveld/natt blir vi forsynt med turbulente elektriske skyer som er ionisert av sollys over USA/Canada. Dette er et romværproblem for oss! Moen et al., GRL, 2007 Foster et al., JGR, 2005

7 Utforsknining av romvær med raketter fra Ny-Ålesund ICI-serien raketter Payload : Length: 2.9 meter Weight : 140 kg Apogee : ~350 km Flight time : 10 min

8 Hvorfor raketter Svalbard er det eneste stedet i verden hvor vi kan studere dagnordlys (nordlys på dagtid) med raketter (fra Ny-Ålesund), radar (EISCAT Svalbard Radar) og optisk (med allsky-kamera på Kjell Henriksen Observatoriet og Sverdrup stasjonen i mørketida midtvinters). Svalbard er derfor en verdens observasjonsplattform for dagnordlys. Dagnordlys er et fottavtrykk av solvindens oppkobling til jordas magnetfelt. Energien som trekkes ut fra solvinden og avsettes i atmosfærens øverste lag (ionosfæren), skaper turbulens og forstyrrelser på alle typer radiobølger. Med raketter kan vi studere instabilitetene som skaper turbulens. Denne kunnskapen er en forutsetning for fremtidig romværvarsel

9 ICI-4 instrumentation FBP : Fixed Bias Langmuir Probe ISAS/JAXA m-nlp : multi Needle Langmuir Probe system UiO LEP-ESA : Low Energy Particle spectrometer (10eV-10keV), ISAS/JAXA EFW : Electric Field and Wave Experiment, UiO ADM : AC/DC Magnetometer LPP, Ecole Polytechnique, France. FGM : Flux Gate Magnetometer Univ. of Alberta, Canada SRADS: Sounding Rocket Attitude Detection System, UiO

10 Betydelig viksomhet: Det er mange personer involvert i et rakettprosjekt. For den Norske ICI-serien raketter, genereres ca 2000 gjestedøgn i Ny- Ålesund per rakett. Nedenfor er noen bilder som viser hvordan nyttelasten settes sammen i Havnelageret, klargjøres for transport ut til Svalrak på Rabben, hvor den blir montert på toppen av to motorer.

11

12

13

14

15 Foto: Linda Bakken

16 In-flight data (ICI-2) PMAF UiO har utviklet et instrument som kan måle elektronkonsentrasjonen 10 tusen ganger per sekund. Det betyr at vi nå kan se elektrongass-strukturer som forårsaker forstyrrelser på alle typer radiobølger! 10 m 1 sec data

17 Med ICI-serien raketter har vi nå testet ut og bestemt vekstrater til 2 typer instabiliteter: Gradient Drift Instabilitet (på elektronskyer) og Kelvin-Helholtz Instabilitet (pga vindskjær). Dette er grunnleggende kunnskap for fremtidige romværvarsel. ICI-2 GDI - elektronskyer ICI-3 KHI jet kanaler ICI-4 Auroral blobs

18 Vi har funnet ut at de kraftigste GPS-forstyrrelsene oppstår ved kombinasjonen Elektronskyer og Nordlys. Elektronskyene lyser rødt og kan sees med allsky kamera (usynlig for øyet). Disse kommer til oss, over polkallotten fra USA/Canada. Nordlyset er grønt.

19 GPS forstyrrelser DAG 10% av tiden NATT 0.1% av tiden Figure: MLAT- MLT som viser hvor of the GPS forstyrrelser over i Ny- Ålesund (σ ϕ from (a) [0.1, 0.25] rad og (c) 0.5 rad) Jin et al., JGR, 2015

20 Hovedmål: Vi ønsker å kunne varsle GPS og kommunikasjonsproblemer Varslingsmodeller vil bygge på kunnskap om Drivkrefter Instabilteter/turbulensfenomen Forstyrrelser på satellitsignal

21 Ny-Ålesund er det eneste stedet i verden hvor vi kan skyte raketter opp i Dagnordlyset

22 I fremtiden ønsker vi å skyte konstellasjoner av flere raketter over Svalbard, inntil 2 raketter fra Andøya og 2 raketter fra Ny-Ålesund, samtidig. I samarbeid med NASA og JAXA har vi initiert et Grand Challenge Initiative med dette som mål vinteren 2018 /19. Data - deling vil skje gjennom SIOS.

23 The Grand Challenge Initative - Cusp Year Mission PI Objective Site Already funded; 2017JAXA SS520-3 Yoshifumi Saito Ion outflow NYA 2018 NASA TRICE-2 Craig Kletzing Reconnection ASC 2018 NASA VISIONS-2 Doug Rowland Ion ouflow NYA 2019 NASA/NO G-CHASER Student rocket ASC Proposals 2019 NASA-JAXA Miguel Larsen Neutral winds NYA 2018/19 SIOS ICI-5&6 Jøran Moen Instabilities NYA 2018/19 NASA CAPER-2 Jim Labelle Cusp waves ASC

24 Kjære Kings Bay: Lykke til videre de neste 50 år!! Foto: Leif Johnny Eilertsen