Luften är, precis som havet, fylld av vågor. Och precis som man kan känna att man blir meddragen av en brytande havsvåg, drar lufthavets vågor med sig atmosfären när de bryter och drar på så vis igång luftströmmar och vindar. Denna deponering av energi och rörelsemängdsmoment ger alltså upphov till stora cirkulationsmönster som inte skulle finnas om det inte vore för vågorna. Ett exempel är den mesosfäriska cirkulationen på ca 50-100 km höjd, där luften strömmar hela vägen från ena sidan på jordklotet till den andra och därmed sammanbinder ”vädret”, t.ex. bildandet av moln över sommar-polen, med t.ex. temperaturen över vinterpolen - alltså på motsatta sidan av jorden. Vågorna i luften är osynliga, så i vardagen tänker man kanske inte på dem, men de är icke desto mindre otroligt viktiga för att förstå vår atmosfär. De är till exempel orsaken till varför det kallaste platsen i vår atmosfär är över sommarpolen, där det annars borde vara relativt varmt eftersom solen lyser dygnet om.

Att vågorna är osynliga gör att de är svåra att observera och vi har därför begränsad kunskap om dem. Detta kunskapsgap utgör ett problem, speciellt nu när klimatmodeller utökas till högre och högre höjder, eftersom det har blivit allt tydligare att även de övre delarna av vårt klimatsystem måste representeras i modeller för att göra trovärdiga simuleringar. I avsaknad av gedigen kunskap om var och hur mycket energi och rörelsemängdsmoment som vågorna deponerar, tvingas forskare och klimatmodellutvecklare att så att säga gå bakvägen, och anpassa mängden rörelsemängd till uppmätta temperaturer och vindar. När man på detta vis använder nutida observationer för att bestämma något okänt, utan full förståelse för den grundläggande fysikaliska mekanismen, finns det alltid en risk att man låser modellen vid dagens klimat, och att man får felaktiga resultat för simuleringar där klimatet har ändrats.

Detta projekt syftar därför till att kartlägga var, när, och hur rörelsemängd deponeras, genom att direkt studera vågorna. Vi kommer även undersöka hur teorierna om vågornas utbredning stämmer överens med verkligheten. T.ex. hur vågrörelsen går från storskaliga vågor till mindre vågor och slutligen till turbulens som, likt den brytande havsvågen i exemplet ovan, överför energin och rörelsemängden till den omgivande atmosfären. Detta kräver detaljerade observationer av vågorna så att våglängder, amplituder och riktningar kan bestämmas. Detta är vad den svenska satelliten MATS är byggd för att mäta – den kommer för första gången ge oss en global bild av dessa luftvågor i 3 dimensioner. Samtidigt kommer EISCAT3D, en ny radar-anläggning i Nordkalotten som ska börja ta data nästa år, att ge unik information om de allra minsta vågorna inom ett begränsat område. Genom att studera dessa två data set tillsammans och jämföra med atmosfärsmodeller, kan vi utveckla ett fundament för mer korrekta fysikaliska beskrivningar av luftvågorna och dess effekter. Förutom att öka vår förståelse av atmosfären i sin helhet, bidrar detta till att förbättra klimat-, väder- och rymdvädermodeller. Att utveckla den fundamentala förståelsen på detta vis gagnar även forskning i haven och på andra planeter där dessa vågor också har fundamentala effekter.

Linda Megner (LM) har under hela MATS-satelllit-projektet arbetat dels som projektledare av och dels med utveckling av kalibrering- och dataanalys. Med denna ansökan ämnar hon skörda frukterna av detta arbete i form av vetenskapliga resultat. Denna ansökan ämnar dock inte bara leda till utvecklig av LM’s forskning och karriär, utan även förstärka atmosfärsfysikgruppen på MISU, som utgör grunden för den vetenskapliga forskningen relaterad till MATS-satelliten. Utan denna förstärkning riskerar den basala datahanteringen att ta upp för mycket resurser så att den högkvalitativa forskningen inte hinns med och de vetenskapliga upptäckterna görs av forskare utanför Sverige, eller i värsta fall uteblir.