Το 2023 ήταν η θερμότερη χρονιά στη Γη από τότε που υπάρχουν στοιχεία. Απότομες μεταπτώσεις του καιρού και ακραία καιρικά φαινόμενα εμφανίζονται όλο και συχνότερα, καθώς πλέον βρισκόμαστε εντός της κλιματικής κρίσης. Οι τάσεις της κλιματικής αλλαγής δεν είναι εύκολο να αποκρυπτογραφηθούν, καθώς είναι συνάρτηση πλήθους παραγόντων. Οι ερευνητές αναζητούν απαντήσεις στα πέρατα του κόσμου, σε οριακές συνθήκες που βοηθούν στην αποτύπωση των δεδομένων. Ενα βασικό ερώτημα είναι ποια θα είναι τελικά η πορεία συγκέντρωσης αερολυμάτων στην ατμόσφαιρα, καθώς έχουμε τάσεις που οδηγούν σε μείωσή τους (όπως η μείωση χρήσης ορυκτών καυσίμων) αλλά και άλλες που συμβάλλουν σε αύξησή τους, όπως οι συχνότερες δασικές πυρκαγιές. Τι ρόλο θα παίξει αυτό στον σχηματισμό των νεφών, στη θέρμανση του πλανήτη, στα καιρικά μοντέλα των επόμενων δεκαετιών;
Στη γειτονιά του Βόρειου Πόλου θα αναζητήσει απαντήσεις μια διεθνής ερευνητική αποστολή στο πλαίσιο του φιλόδοξου διεθνούς προγράμματος CleanCloud Horizon-2020, με ελληνική συμμετοχή τόσο στο επίπεδο των ερευνητών όσο και στα συστήματα, καθώς ένα σύστημα lidar θα ταξιδέψει από το ΕΜΠ για τον παγωμένο Βορρά. Συγκεκριμένα, το επόμενο διάστημα προετοιμάζεται η αποστολή εξειδικευμένων οργάνων τηλεπισκόπησης (συστήματα lidar και radar) και επιτόπιων μετρήσεων (δέσμιο αερόστατο) στον επιστημονικό σταθμό Βίλουμ στη βόρεια άκρη της Γροιλανδίας. Εκεί προγραμματίζονται μετρήσεις αερολυμάτων, νεφών, ανέμου και πυρήνων πάγου. Η αποστολή των οργάνων συντονίζεται από τους καθηγητές του Ομοσπονδιακού Πολυτεχνείου της Λωζάννης (EPFL) Αθανάσιο Νένε, Alexis Berne και Julia Schmale και υποστηρίζεται από το πρόγραμμα ERC-PyroTRACH το οποίο συντονίζει ο κ. Νένες, ως ερευνητής στο Ιδρυμα Τεχνολογίας και Ερευνας / Ινστιτούτο Επιστημών Χημικής Μηχανικής (ITE / IEXMH) με έδρα την Πάτρα.
Δύσκολες συνθήκες
«Στο πλαίσιο του CleanCloud το ΕΜΠ στέλνει ένα σύστημα lidar για τη μέτρηση της κατακόρυφης κατανομής των αερολυμάτων και του ύψους του ατμοσφαιρικού οριακού στρώματος», αναφέρει στην «Κ» ο Αλέξανδρος Παπαγιάννης, επικεφαλής του Εργαστηρίου Οπτοηλεκτρονικής, Laser και Εφαρμογών του ΕΜΠ και επισκέπτης καθηγητής στο EPFL, καθώς μέσω αυτού συμμετέχει ως ερευνητής σε αυτό το πρόγραμμα. Οι μετρήσεις με τα συστήματα lidar και radar θα πραγματοποιούνται σε συνεχή βάση στη Γροιλανδία από τον δρα Ρωμανό Φωσκίνη, μεταδιδακτορικό ερευνητή στο EPFL, με επιστημονικά υπεύθυνο τον κ. Νένε. «Πρόκειται για μια πολύ ιδιαίτερη αποστολή, με μεγάλες δυσκολίες, καθώς οι θερμοκρασίες στον σταθμό Βίλουμ φθάνουν και στους -30 και -40 βαθμούς Κελσίου. Δεν είναι τυχαίο πως ποτέ μέχρι τώρα δεν έχουν γίνει παρόμοιες μετρήσεις με ένα σύστημα lidar με τέτοιες δυνατότητες τόσο κοντά στον Βόρειο Πόλο», σημειώνει ο κ. Παπαγιάννης. Ακόμη και η μεταφορά των ερευνητών και των οργάνων στον απομονωμένο σταθμό Βίλουμ είναι μια περιπέτεια, καθώς θα γίνει με αεροπορικές πτήσεις σε πολύ δύσκολες συνθήκες. Η κοντινότερη νορβηγική πόλη βρίσκεται περίπου 750 χιλιόμετρα ανατολικά.
Ο ερευνητικός σταθμός Βίλουμ έχει ιδρυθεί το 2014, μπορεί να φιλοξενήσει μέχρι 14 άτομα, ανήκει στην κυβέρνηση της Γροιλανδίας και λειτουργεί με ευθύνη του Πανεπιστημίου Ααρχους της Δανίας, το οποίο συμμετέχει και συντονίζει, μαζί με τον κ. Νένε, το έργο CleanCloud. Τι ψάχνουν όμως οι ερευνητές κοντά στον Βόρειο Πόλο; «Θέλουμε να καταγράψουμε την κατάσταση της ατμόσφαιρας και των νεφών εξετάζοντας μεγάλες εκτάσεις σε σημεία ιδιαίτερης σημασίας για την κλιματική αλλαγή, όπως είναι οι πόλοι που θερμαίνονται τέσσερις φορές πιο γρήγορα από τον υπόλοιπο πλανήτη. Από το Βίλουμ θα δούμε με τηλεπισκόπηση και την ευρύτερη περιοχή», εξηγεί στην «Κ» ο κ. Νένες. «Βρισκόμαστε σε μια περίοδο αλλαγών. Η χρήση ορυκτών καυσίμων θα περιορίζεται ολοένα και περισσότερο, περνάμε στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Αυτό θα έχει ως συνέπεια να μειωθούν οι συγκεντρώσεις αερολυμάτων που προέρχονται από την καύση άνθρακα και άλλων ορυκτών. Τι επίπτωση θα έχουν αυτές οι αλλαγές στον σχηματισμό των νεφών; Πώς θα επηρεαστεί ο κύκλος της βροχής; Ποια θα είναι η συμβολή στην κλιματική αλλαγή; Θα υπάρχουν αλλαγές στην προέλευση και την ποσότητα των αερολυμάτων; Για παράδειγμα, στο μέλλον μπορεί να υπάρχει ενίσχυση των πυρκαγιών λόγω κλιματικής αλλαγής. Τι ρόλο θα παίξουν τα αιωρούμενα σωματίδια καπνού; Πώς θα αλλάζει ο καιρός, ποια θα είναι η επίδραση στο κλίμα;», λέει στην «Κ» ο κ. Νένες, σκιαγραφώντας τα ερωτήματα με τα οποία θα αναμετρηθεί το ερευνητικό έργο.
Το σύστημα lidar που στέλνει το ΕΜΠ πραγματοποιεί μέτρηση κατακόρυφης κατανομής των αερολυμάτων και του ύψους του ατμοσφαιρικού οριακού στρώματος.
«Θέλουμε να καταγράψουμε την κατάσταση της ατμόσφαιρας και των νεφών εξετάζοντας μεγάλες εκτάσεις σε σημεία ιδιαίτερης σημασίας για την κλιματική αλλαγή».
Πρόκειται για μια πολύ σύνθετη και ευμετάβλητη κατάσταση. Είναι χαρακτηριστική η κατάσταση που αναπτύσσεται στην Αρκτική, η οποία απέχει από την εικόνα μιας παρθένας περιοχής. «Η ατμόσφαιρα της Αρκτικής κατά διαστήματα γεμίζει με καπνό από πυρκαγιές στη Σιβηρία, στον Καναδά ή στην Ευρώπη. Μάλιστα, ο καπνός δεν διαχέεται στη συνέχεια, καθώς οι μετεωρολογικές συνθήκες τον παγιδεύουν εκεί. Αλλά δεν είναι μόνο τα “εισαγόμενα” σωματίδια. Η Αρκτική σήμερα έχει πολλές καινούργιες πηγές, όπως σκόνη! Καθώς λιώνουν οι πάγοι, τα εδάφη που αποκαλύπτονται από κάτω είναι πλούσια σε λεπτή σκόνη, που σηκώνεται εύκολα λόγω των ισχυρών ανέμων που αναπτύσσονται συχνά στην περιοχή», αναφέρει ο ερευνητής του ΙΤΕ και καθηγητής του EPFL. Σε όλα αυτά έρχονται να προστεθούν και οι εκπομπές από τη βιολογική δραστηριότητα, όπως και αυξανόμενοι ρύποι από την ενισχυμένη ναυσιπλοΐα στην περιοχή. Οσο λιώνουν οι πάγοι διέρχονται περισσότερα πλοία, τα οποία μπορεί να συμβάλουν στην ένταση της τήξης της πάγων.
Ποιοι είναι οι στόχοι του μεγάλου έργου CleanCloud; Πολλαπλοί, απαντάει ο κ. Νένες. Μέσω της συγκέντρωσης μεγάλου όγκου δεδομένων και γνώσεων θα αναπτυχθούν νέοι αλγόριθμοι αιχμής που θα συμβάλουν στην ουσιαστική βελτίωση των ευρωπαϊκών κλιματικών και μετεωρολογικών μοντέλων μέσω προηγμένης μηχανικής μάθησης. Επίσης θα μελετηθεί ο ρόλος των αερολυμάτων στον σχηματισμό των νεφών αλλά και στην εκδήλωση ακραίων καιρικών φαινομένων. Ακόμη θα υπάρξει συνεργασία και υποστήριξη στον νέο δορυφόρο Earthcare της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος (ESA).
«Τελικός στόχος του έργου είναι η μείωση των αβεβαιοτήτων στα κλιματικά μοντέλα μέσω της καλύτερης αναπαράστασης των διεργασιών μεταξύ αερολυμάτων και νεφών, ώστε να επιτευχθούν καλύτερες βραχυπρόθεσμες και μακροπρόθεσμες προβλέψεις του παγκόσμιου κλίματος», σημειώνει ο κ. Παπαγιάννης.
Στη Μεσόγειο
Αξιοσημείωτο είναι πως μετά την Αρκτική, όπου προγραμματίζονται δύο κύκλοι μετρήσεων (Μάρτιος – Απρίλιος και Ιούνιος – Αύγουστος) με τη συμμετοχή και ειδικού αεροπλάνου της NASA την καλοκαιρινή περίοδο (πείραμα ArcSix), το πείραμα CleanCloud θα συνεχισθεί στον σταθμό παρακολούθησης της κλιματικής αλλαγής του ΕΚΕΦΕ «Δημόκριτος» στον Χελμό τον Οκτώβριο, για να καταγραφεί η κατάσταση στην ατμόσφαιρα της Νοτιοανατολικής Μεσογείου που αποτελεί hotspot της κλιματικής αλλαγής. Αναμφίβολα η άριστη συνεργασία επιστημόνων από εξέχοντα ερευνητικά ιδρύματα του εξωτερικού (EPFL) και του εσωτερικού (ΕΜΠ και ΙΤΕ) έχει δημιουργήσει μια εξαιρετική γέφυρα επιστήμης, τεχνολογίας και ανθρώπινου δυναμικού για την κατανόηση και την αντιμετώπιση του πιθανώς πιο δύσκολου προβλήματος που αντιμετωπίζει η ανθρωπότητα στην εποχή μας, της κλιματικής αλλαγής.
