Nieuws

Meer bekend over rivierwinden in het Amazonegebied door observaties van luchtverontreiniging

Gepubliceerd op
1 oktober 2021

Brede rivieren zijn de drijvende kracht achter atmosferische processen zoals rivierwinden. Die winden kunnen een aanzienlijk effect hebben op het plaatselijke en regionale klimaat en de verspreiding van chemicaliën. Maar rivierwinden zijn een ongrijpbaar atmosferisch verschijnsel en het is lastig om het effect ervan op luchtverontreiniging vast te stellen. Uit recent onderzoek door een internationaal wetenschappelijk team van onder andere Wageningen Universiteit & Research en Harvard University blijkt dat een combinatie nodig is van geavanceerde nieuwe technieken op het gebied van observaties en zeer gedetailleerde modellering om gegevens over rivierwinden te verkrijgen. Deze gegevens zijn van belang voor effectieve strategieën om de luchtverontreiniging in een kwetsbaar klimaatgebied zoals het Amazonebekken te beperken en te beheersen.

Rivierwinden ontstaan door dagelijkse warmteverschillen tussen het land en de rivier. Overdag is de temperatuur boven land hoger, waardoor lichtere luchtmassa’s ontstaan. Die stijgen op, wat op zijn beurt luchtbeweging van de rivier naar het land op gang brengt. Daardoor daalt de lucht boven de rivier. Hierdoor ontstaat een gesloten plaatselijke luchtcirculatie in het verticale vlak (figuur 1). ’s Nachts, wanneer het land sneller afkoelt, ontstaat een stroming in de tegengestelde richting doordat de rivier warmer is. Doordat deze krachten gecombineerd worden met grotere en kleinere atmosferische stromingen door passaatwinden en de plaatselijke topografie, blijven rivierwinden een ongrijpbaar en lastig te begrijpen verschijnsel. Dat roept een belangrijke vraag op: hoe verkrijgen we wetenschappelijk bewijs door nauwkeurige observaties van deze rivierwindcirculaties?

Figuur 1 Weergave van de thermisch gedreven recirculaire rivierwinden en de potentiële impact daarvan op de verspreiding van stedelijke verontreiniging boven het aan de rivier gelegen stedelijke en bosrijke landschap.
Figuur 1 Weergave van de thermisch gedreven recirculaire rivierwinden en de potentiële impact daarvan op de verspreiding van stedelijke verontreiniging boven het aan de rivier gelegen stedelijke en bosrijke landschap.

Traditionele methodes om meteorologische metingen uit te voeren en verontreiniging te meten zijn niet geschikt om te meten hoe wind, temperatuur, vochtigheid en luchtvervuiling veranderen met de hoogte boven de rivier. Daarom zijn middelgrote drones (UAV’s, zie foto) gebruikt, die mogelijk een oplossing bieden in het atmosferisch onderzoek vanwege hun extreme wendbaarheid bij het verzamelen van gegevens op hoge horizontale en verticale resoluties. Met behulp van met sensoren uitgeruste drones zijn ter plaatse gedurende de dag verticale meteorologische en chemische gegevens verzameld in de lagere atmosfeer boven de Rio Negro in het centrale Amazonegebied. De effecten van atmosferische circulatie en rivierwinden op de luchtkwaliteit voor de bevolking in de buurt zijn onderzocht.

Om deze observaties beter te kunnen interpreteren, bevat dit onderzoek een model waarmee observaties in het veld van rivierwinden en chemie kunnen worden verbonden met kleinschalige modelleringsanalyses door middel van een grote-wervelsimulatie (large eddy simulation; LES). Dit model is ontwikkeld bij de leerstoelgroep Meteorologie en Luchtkwaliteit van Wageningen Universiteit & Research en is tevens een belangrijk onderdeel van het Ruisdael Observatorium.
Met LES-simulaties zijn de effecten van rivierwinden op de verspreiding van verontreiniging onderzocht. De LES-simulatie geeft specifiek de bewegingen en atmosferische circulatie van rivierwinden in het Amazonegebied weer. De simulaties legden de belangrijkste kenmerken van de stromingen die door de drone waren geobserveerd vast.

Uit dit onderzoek blijkt dat er een combinatie van methodes nodig is om te meten (drones) en zeer gedetailleerd modelleren (LES). De studie laat zien dat luchtrecirculatie als gevolg van rivierwinden de verspreiding van luchtverontreiniging afremt en de ruimtelijke verdeling en chemie van de luchtverontreiniging beïnvloedt. Dat leidt mogelijk tot een verhoogd risico op blootstelling aan verontreiniging in de oevergebieden.
De bevindingen maken duidelijk dat kennis nodig is over rivierwinden en het effect daarvan op luchtverontreiniging. Ook moeten de effecten van rivierwinden worden meegenomen in beheersingsstrategieën en beleid tegen luchtverontreiniging in het Amazonegebied. Alleen zo kan verontreiniging daar effectief worden beperkt en beheerst. Er vindt verder onderzoek plaats in het kader van het NWO-project Cloudroots.

Onderzoeksteam

Dit onderzoek is tot stand gekomen door een belangrijke internationale samenwerking van onderzoekers van Harvard University, Amazonas State University, National Taiwan University, Wageningen Universiteit & Research en University of California in Irvine.