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Understanding The Fluid Mechanics of Algal Bloom Across Scales

Projektbeschreibung

Giftige Wasserblüten erforschen und verhindern

Der Anstieg der weltweiten Temperaturen stört die natürlichen Ökosysteme in vielerlei Hinsicht. Eine ernstzunehmende Folge ist das zunehmende Auftreten von Cyanobakterienblüten (schnelles Überwuchern von Bakterien in Seen und Flüssen). Diese Blüten verschmutzen das Trinkwasser, schaden Wasserlebewesen und verursachen große wirtschaftliche Verluste. Es ist wissenschaftlich nur schwer vorherzusagen, wann und wo sie auftreten werden, wodurch es schwierig wird, ihre schädlichen Auswirkungen zu verhindern. Im Rahmen des ERC-finanzierten Projekts FluMAB wird daher untersucht, wie Cyanobakterienblüten entstehen und sich ausbreiten. Mithilfe von fortgeschrittenen Laborexperimenten und Computersimulationen werden Forschende die Bewegung und das Verhalten dieser Bakterien auf verschiedenen Ebenen analysieren. Ihre Erkenntnisse könnten zu besseren Vorhersageinstrumenten und neuen Möglichkeiten zur künftigen Kontrolle und Verringerung schädlicher Blüten führen.

Ziel

One of the most life-threatening consequences of global warming is the perturbation of natural ecosystems. Among the detrimental impacts, the increased frequency and intensity of Cyanobacterial blooms (overgrowth of microscopic bacteria in aquatic systems) seriously threaten drinking water and devastate ecosystems and the economy.

The challenge now is to accurately predict the formation of Cyanobacterial bloom and find feasible mitigation strategies. This poses a new paradigm in complex fluids and flows where rheology, fluid mechanics, and biophysics are intertwined across scales: (1) rheological properties on the microorganism level (few microns), (2) mesoscopic phenomena of formation and fragmentation of Cyanobacterial colonies (hundreds of microns), and (3) macroscopic dispersion of colonies under laminar and turbulent flows in the aquatic system (meters). Hence, fundamental knowledge of rheology and fluid mechanics of Cyanobacterial bloom formation is urgently needed.

I will tackle this multiscale problem with a set of highly controlled laboratory experiments and numerical simulations. The novel experimental setups combine rheological methods with advanced mechanical manipulation of cells, tomography, particle tracking, flow visualization, and microscopy. The combination of experiments, statistical modeling, and simulations will result in many first-ever measurements and analyses, unravelling the rheological and mechanical properties of the cells/colonies, and revealing details of aggregation and fragmentation of Cyanobacterial colonies under various hydrodynamic and environmental conditions.

This project lays out an ambitious effort to overcome current limitations and uncover the complex multiscale interactions between rheology, fluid mechanics, cell biophysics, and colony formation and fragmentation. My findings will open new avenues in creating prediction tools and effective solutions to combat Cyanobacterial bloom.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) ERC-2023-STG

Alle im Rahmen dieser Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen finanzierten Projekte anzeigen

Gastgebende Einrichtung

UNIVERSITEIT VAN AMSTERDAM
Netto-EU-Beitrag
€ 1 499 838,00
Gesamtkosten
€ 1 499 838,00

Begünstigte (1)