Projektbeschreibung
Labor- und Felduntersuchungen zur Ergründung von Blitzen in vulkanischen Aschewolken
Das Eruptionsgewitter zählt zu den spektakulärsten Folgen der Elektrifizierung vulkanischer Aschewolken. Allerdings ist nur wenig über die Elektrifizierungsprozesse bekannt, die dafür verantwortlich sind. Das EU-finanzierte Projekt VOLTA wird ein bahnbrechendes, interdisziplinäres Verfahren entwickeln, das die Untersuchung von Eruptionsgewittern durch die Erkennung und Aufzeichnung von Aschewolken in Echtzeit und aus sicherer Entfernung ermöglicht. Feldbeobachtungen und Messungen werden von experimentellen Modellierungs- und Erprobungsverfahren der Multiphysik, der Fluiddynamik und der Elektrostatik im Labor sowie von numerischen Modellen von Aschewolken ergänzt werden. Das Ziel des Projekts besteht darin, die zugrunde liegenden Vorgänge der Elektrifizierung in staubigen Umgebungen aufzudecken. Die Ergebnisse sollen unsere Fähigkeit fördern, die Gefahren zu überwachen und zu entschärfen, die von explosionsartigen Vulkanausbrüchen ausgehen.
Ziel
Pliny the Younger first reported volcanic lightning in his description of the Pompeii eruption of Vesuvius in 79 AD. Yet, to this day we cannot decipher electrification processes and lightning in volcanic plumes. The brightest clue from volcanoes remains a dark gap to fill.
Electrostatics permeates our life just as it does in volcanic plumes, driving processes from the micro to the global scale. Charging impacts the way ash is transported, sedimented and remobilized, and how it chemically reacts in the environment. Like in thunderclouds, volcanic lightning can be readily detected from safe distance, allowing for real-time mapping of ash plumes. Pioneering laboratory experiments and multi-parametric measurements at active volcanoes, I showed a link between electrification and first-order source parameters like mass eruption rate, grain-size distribution and overpressure, suggesting that electrical monitoring can also describe the initial conditions and evolving structure of volcanic plumes. Testing this ground-breaking hypothesis requires an unprecedented interdisciplinary approach that merges knowledge and practice of volcanology, atmospheric sciences, electrostatics and electrical engineering. In VOLTA I will deliver a comprehensive 4D electrical model of volcanic plumes and consequently provide a game-changing tool for volcano monitoring. To this end, I will: 1) design new electrostatic sensors to measure real-time electrical activity at target volcanoes, 2) design and build a unique apparatus to constrain the electrification of gas-particle jets in scaled laboratory experiments, 3) quantify the effect of charging/discharging on the ash lifecycle, and 4) generate a multiphysics numerical model of volcanic plumes incorporating fluid dynamics and electrostatics. Beyond volcanology, VOLTA will provide fundamental understanding of electrification processes in dusty environments, relevant to industrial processing, Earth and planetary electricity and the origin of life.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht.
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