Meten van 1 miljoen sneeuwvlokken voor betere weersvoorspellingen
Met de skilift naar je werk. Dat kunnen niet veel mensen zeggen. Voor postdoc en TU Delft alumnus Koen Muller is dit al bijna 1 jaar lang de realiteit. Naast een skipiste vlakbij Davos bouwt hij een unieke meetopstelling waarmee hij data over sneeuwstormen wil verzamelen om meer inzicht te krijgen in de interactie van het samenklonteren van sneeuwvlokken en atmosferische stroming. Als dit lukt, heeft hij een unieke dataset in handen die bijdraagt aan de verbetering van weersvoorspellings- en klimaatmodellen.
Stromingen zijn overal om ons heen, en dat fascineert Koen Muller. Tijdens zijn PhD-project bij de faculteit Mechanical Engineering deed hij onderzoek naar de beweging van een vissenschool in het Oceanium van Diergaarde Blijdorp. Niet te vergelijken met een sneeuwbui zou je zeggen, maar dat ziet Muller anders. “Het zijn beide complexe stromingen bestaande uit meerdere fasen, dat betekent dat er sprake is van een stroming met deeltjes erin”, zegt Muller. “Of dat nou in lucht of water is en met vissen of sneeuwvlokken, dat maakt niet zoveel uit. De interesse gaat uit naar de verschijnende stromingsdynamiek.”
Overgeleverd aan de natuur
Het onderzoek van Muller is niet standaard binnen de stromingsleer. “De meeste experimenten en metingen binnen dit vakgebied worden uitgevoerd in een lab-omgeving waar je alle omstandigheden, zoals de stroomsnelheid, temperatuur en vochtigheid, zelf onder controle hebt.” Maar Muller wil juist meten in de natuur. Dat klinkt logisch, maar is nog vrij uniek binnen de stromingsleer omdat het erg uitdagend is. “Je geeft de controle totaal uit handen en bent overgeleverd aan de elementen.” Zijn PhD project was een eerste stap om direct in de natuur metingen te doen aan stromingen.
Koen Muller
“De school haringen die we hebben onderzocht lijkt zich te gedragen als een vloeistof. Hoe kan het nou dat alle vissen door elkaar heen zwemmen zonder te botsen? Met nieuw ontwikkelde meet- en camerasystemen hebben we de beweging van elke individuele vis in kaart gebracht om zo volledig inzicht te krijgen in de beweging van de school als geheel.” Nooit eerder werd zo nauwkeurig de beweging van een school vissen in kaart gebracht.
Confetti in het lab
Het afgelopen jaar in Zwitserland heeft Muller vooral besteed aan het ontwikkelen en bouwen van een vergelijkbaar camerasysteem als die in Blijdorp. Naast dat de omstandigheden op een besneeuwde berg nog uitdagender zijn dan in een aquarium, is het gebied dat Muller wil onderzoeken ook veel groter. Hij wil uiteindelijk een sneeuwbui over 20x20x20 meter in kaart brengen. De benodigde camera-apperatuur testte Muller eerst in een lab van ETH Zürich, waar hij zijn postdoc doet. Om de instellingen zo goed mogelijk af te stellen, gebruikten ze confetti als vervanger voor sneeuw. Inmiddels wordt het meetsysteem, bestaande uit 16 camera’s, getest op 2 kilometer hoogte op de Weissfluhjoch.
Rubicon beurs
Recentelijk ontving Muller een Rubicon beurs van NWO. Hiermee kan hij nog eens twee jaar onderzoek doen in Zwitserland. Hij is zeer vereerd met deze toekenning en noemt het een unieke kans die hem meer bewegingsvrijheid geeft. “Dat is een enorme luxe als jonge onderzoeker.” Muller verwacht komende winter fulltime te gaan meten. Omdat sneeuwvlokken beter te onderscheiden en vast te leggen zijn tegen een donkere achtergrond, zal dit vooral ’s nachts plaatsvinden. Dat worden heel wat nachten op de berg. Maar dat heeft Muller er zeker voor over.
“Binnen de stromingsleer is er nauwelijks data uit de buitenwereld. Als we al één sneeuwbui kunnen vastleggen dan levert dit ontzettend veel bruikbare en unieke data op.” Uiteindelijk hoopt Muller 1 miljoen sneeuwvlokken vast te leggen. Dat levert uiteraard ook een enorme hoeveelheid data op die daarna nog geanalyseerd moet worden. “Uiteindelijk hopen we in die berg data het antwoord te vinden op de vraag hoe sneeuwdichtheid en valsnelheid zich tot elkaar verhouden.”
Schoonheid in stromingen
Het is nu dus wachten op de perfecte sneeuwbui die zich goed laat vastleggen. Muller kijkt ernaar uit. “De val van sneeuw tegen een donkere achtergrond werkt bijna hypnotiserend. Ook zit er een schoonheid in het vastleggen van stromingen”, vindt hij. Uiteindelijk hoopt Muller dat zijn data gebruikt kan worden voor het verschaffen van meer inzicht in de huidige weer- en klimaatvoorspellingen.