Ruisdael Observatorium gaat Nederlandse atmosfeer modelleren met resolutie van 100 meter

Gepubliceerd op 13/04/2018

18 miljoen euro uit Nationale Roadmap voor toponderzoeksfaciliteit weer en klimaat

‘Het weer’ is het resultaat van samenwerking van vele uiteenlopende factoren, zoals zonnestraling, de concentratie van broeikasgassen, luchtkwaliteit en -vochtigheid, bebouwing of begroeiing ter plaatse, windrichting, en met allerlei onderliggende en samenhangende natuurkundige en scheikundige processen. Dat maakt het opstellen van weers- en klimaatvoorspellingen zo complex. Het Ruisdael Observatorium - naar de 17e-eeuwse schilder Jacob Ruisdael - gaat een landelijk dekkend meetnetwerk combineren met fijnmazige simulaties en de benodigde rekenkracht om gedetailleerd de verandering van het lokale weer, klimaat en luchtkwaliteit in beeld te kunnen brengen. Op 12 april kreeg deze nieuwe toponderzoeksfaciliteit  daartoe een van de tien certificaten voor de Nationale Roadmap Grootschalige Wetenschappelijke Infrastructuur. 

Door de langdurige emissies van broeikasgassen, luchtverontreiniging en fijnstof is de atmosfeer structureel veranderd. Over wat er precies in de atmosfeer gebeurt - en hoe die verandert door de toevoeging van broeikasgassen - weten we nog (te) weinig. ‘De grote uitdagingen voor de atmosferische wetenschappen zijn om voorspellingen te kunnen doen op korte termijn, lokaal en heel gedetailleerd, en daarnaast hoe de atmosfeer er in de toekomst uit gaat zien.”, aldus professor Herman Russchenberg, hoogleraar atmospheric remote sensing, directeur van het TU Delft Climate Institute en trekker van het Ruisdael Observatorium. “Maar onze huidige modellen werken met blokken van een paar kilometer groot, terwijl de meeste atmosferische verschijnselen zich op veel kleinere schaal afspelen.” Dus worden er aannames gedaan over de toestand van de atmosfeer. Om daar vanaf te komen, zullen die kleinschalige fenomenen gemeten en gemodelleerd moeten worden, iets wat nu alleen voor sommige deelprocessen gebeurt. 

Troposfeer

Voor de atmosfeer zelf gaat het Ruisdael Observatorium boven Nederland de thermodynamische grootheden meten als temperatuur, wind en vocht, maar ook de chemische samenstelling, waaronder broeikasgassen als CO2 en uitlaatgassen en emissiegassen als stikstofdioxide, ammoniak en zwaveldioxide. Daaruit ontstaan aerosolen - stofdeeltjes - waaromheen zich wolkendruppels kunnen vormen. De resulterende wolken hebben weer invloed op straling. Ook de ondergrond zelf is belangrijk, vanwege de invloed die ook bodemvocht en -temperatuur hebben op het weer. De metingen zouden een meter onder de grond moeten beginnen en zo’n twaalf kilometer hoogte moeten bestrijken – de hele troposfeer dus, want dat is de laag van de atmosfeer die ons weer - en ons klimaat - bepaalt.

Fijnmazig landelijk dekkend meetnetwerk 

Om al die diverse vakgebieden te kunnen combineren, is het Ruisdael Observatorium een samenwerkingsverband van vele uiteenlopende partijen. Het consortium bestaat uit onderzoekers van het KNMI, Universiteit Utrecht, Rijksuniversiteit Groningen, Vrije Universiteit, Wageningen University & Research, RIVM, TNO, ECN en TU Delft (penvoerder). 
Russchenberg en zijn collega’s willen toe naar een zeer fijnmazig landelijk dekkend meetnetwerk: een vast meetnetwerk, mobiele sensoren en uitgebreide grondstations leveren gegevens op over de fysische en chemische eigenschappen van de atmosfeer en zijn interactie met het aardoppervlak. 

 

Schematische weergave van de betrokken meetstations, het modelleren en de datastromen


Nauwkeurige modellen en rekenkracht 

Aan de modellenkant speelt hetzelfde probleem als aan de meetkant. Hoewel die een steeds hogere resolutie krijgen, zijn ze nog niet fijnmazig genoeg. Een nieuwe rekenfaciliteit moet straks de geobserveerde gegevens real time in atmosfeermodellen kunnen verwerken. Doel van het Ruisdael Observatorium: een simulatie van de hele Nederlandse atmosfeer met een resolutie van 100x100 meter. 
Groot voordeel van zo’n nationale kaart van ‘Hollandse luchten’ is dat Nederland op een relatief klein oppervlak vele verschillende soorten landschappen, bebouwing, vegetatie  en weersomstandigheden kent. Er zijn dan ook uiteenlopende lokale lessen over weer en klimaat te leren, die ook internationaal goed toepasbaar zullen zijn. 

Meer informatie 
Meer over de Nationale Roadmap Grootschalige Wetenschappelijke Infrastructuur: www.nwo.nl/roadmap 
Het persbericht van NWO hierover 

Lees meer over de bijdrage van het KNMI   
Lees meer over de bijdrage van Wageningen University & Research  
Lees meer over de bijdrage van TNO   
Lees meer over de bijdrage van RIVM   
Lees meer over de bijdrage van de VU   

Interview TU Delta met Herman Russchenberg over Ruisdael

Over het observatorium verscheen ook eerder dit achtergrondstuk Ruisdael Observatorium; De toekomst van de atmosfeer begrijpen

Contact
Professor Atmospheric Remote Sensing, Herman Russchenberg, h.w.j.russchenberg@tudelft.nl, 015 27 86292.
Adviseur wetenschapscommunicatie TU Delft Roy Meijer, r.e.t.meijer@tudelft.nl, 015 27 81751.

 

Bron: © 2017 TU Delft