NILU luftarkiv

I en måneds tid nå så har jeg produsert flytende nitrogen for NILU.  Vi har en innretning her som trekker ut N2 fra lufta og samler gassen på en beholder.  Denne beholderen er nedkjølt til -196 grader slik at nitrogengassen blir flytende.


Flytende nitrogen-generator. Blå luftkompressor sender luft inn i LN2-generator på veggen som filtrerer ut N2 og sender videre til cryostaten til høyre i bildet.

Hensikten med dette er å ta en stor luftprøve som skal inn i NILUs luftarkiv.  Dette gjør vi to ganger i året og prøven blir arkivert for å ha tilgjengelig historiske prøver for senere forskning.

Vanligvis tar man luftprøver med en pumpe men det gjør vi ikke med denne prøva.  Pumper kan forurense prøven så teknikken her er å kjøle ned en stålflaske ved å sette den i et bad med flytende nitrogen.  Lufta vil da kondenserer på innsiden av stålflaska.  Ved å holde flaska nedkjølt på denne måten i to timer får vi en brukbar mengde luft.

Vi tok denne prøven i forrige uke.  Vanligvis tas den på flyplassen med nordøstlig vind slik at lufta ikke er forurenset av stasjonen, men vi har hatt sørlig vind i lang tid nå.  Jeg og Øyvind kjørte derfor ut på Fjellimellombreen og tok prøven der.  Frisk og ren luft fra sydpolplatået, kraftig og retningsstabil slik at det var lett å unngå å forurense prøven med oss selv.


Jeg og Øyvind tar  luftprøve til NILUs luftarkiv.  Prøveflaske til venstre, flytende nitrogen i beholderen foran oss.

Bistasjon ved Fjellimellombreen

I motsetning til Jan Mayen, Ny-Ålesund eller andre plasser det er naturlig å sammenligne oss med så har ikke vi på Troll så mange plasser å dra til uten å fryse.  Vi har stort turterreng men må tilbake til Troll for å varme oss.  Tor er selvsagt et fantastisk tilbud men dit er det så langt at mye må klaffe for at man skal få seg en tur.

Vi har derfor satt opp vår egen bistasjon, vakkert plassert på «baksiden» av Grjotlifjellet.  Det er riktignok bare et telt men med parafinovn og feltsenger blir det riktig så komfortabelt etter en halvtimes fyring.  Det tar en time eller halvannen å gå dit til fots så det er et fint mål for en dagstur eller en overnattingstur når man vil komme seg litt vekk fra de andre.

Jeg, Dag og Britt satte opp teltet men det skulle bli jeg, Per og Britt som innviet det med første overnatting.  Temperaturer ned i -40 grader hindret oss ikke og jeg sov godt, til tross for at vi sluttet å fyre på kvelden.  Parafinovnen gjorde det dessuten mye lettere å stå opp på morgenen enn forrige telttur jeg var på.

Planen er å la teltet stå oppe en stund, forhåpentligvis blåser det ikke vekk i en storm.


I ferd med å sette opp teltet, BV206 i bakgrunnen.  Foto: Britt


Dag bygger snømur rundt teltet


Teltet er ferdig, Dag koser seg med en kopp kaffe


Britt


Klar for overnatting


Per lager frokost mens jeg har det bra i soveposen. Foto: Britt

BAS Microwave Radiometer

I have decided to write this post in English because it is about British Antarctic Survey (BAS) and their scientific work here at Troll.

BAS is an organisation similar to the Norwegian Polar Institute, although BAS is much larger.  BAS operates two permanently manned research stations in Antarctica: Rothera and Halley.  In addition, they have three summer stations here, two full-year stations on South Georgia and one at Ny-Ålesund.  The BAS headquarter is in Cambridge.

One room here at Troll is just called the BAS-room and contains a peculiar looking and fascinating instrument.  This is the BAS microwave radiometer, funded by the UK’s Natural Environment Research Counsil (NERC) and which I am responsible for looking after.  I’m not involved with the science; the scientific work is done in Cambridge and at NTNU in Trondheim.  My job is to perform a daily observation routine and to do calibration and testing to check the instrument is performing as expected. When something unexpected happens, I contact David Newnham, the project manager, and David Maxfield, the instrument engineer, at BAS for advice.


BAS radiometer at Troll

The purpose of this instrument is to provide observations that can improve the understanding of certain atmospheric processes, mostly related to the ozone layerEnergetic particles from the sun generate NOx in the middle and upper atmosphere (40km to 120km above the Earth’s surface).  In winter the polar vortex (a giant and persistent cyclone over the Antarctic continent) transports the generated NOx downwards to the stratosphere where it can react with ozone and thin the ozone layer.

What is a microwave radiometer and how can it help us understand these processes?  I will try to explain, although this is outside my field of expertise.

All matter in the atmosphere (and everywhere else) at a temperature above absolute zero radiates electromagnetic waves.  The emission spectrum (i.e. which frequencies are radiated) is unique for each chemical constituent.  This means that we can find out which atoms and molecules are present in the atmosphere by looking at its electromagnetic spectrum.  If certain frequencies are present, we know the source is ozone, or NOx, or something else.  The intensity at the different frequencies tells us (after adjusting for temperature) something about the amount of that particular molecule in the atmosphere.

Let us have a look at the radiometer instrument.  Electromagnetic waves from the atmosphere go through a window into the room at Troll and enter the instrument.  The waves are guided through the instrument with several mirrors.  The waves are down-converted (i.e. the frequency is lowered) and then sent inside a cryostat.  The cryostat is a large, cylindrical container which is cooled with a helium compressor and has an internal temperature below 4K.  Inside the cryostat is an extremely low noise sensor (called SIS mixer) which converts the incoming electromagnetic waves to an electrical signal. The low temperature is necessary to make the SIS mixer have special superconducting properties.  The electrical signal is then analysed across a range of frequencies with two different spectrometers.  The results are shown (and logged) on a computer running SUSE Linux.  Typical results are shown in the following graphs.

The graphs show two different sections of the microwave spectrum around 250GHz, averaged over 22 hours.  The frequency is on the horizontal axis and intensity on the  vertical axis.  The graph to the left shows a small peak which originates from atmospheric NO.  The graph to the right shows two peaks originating from ozone.  An interesting property of these peaks is that the width increases with the atmospheric pressure of the source.  This means that by analysing the profiles of the peaks it is possible to find out how much of a particular molecule is present at different altitudes. Two hours every day, the radiometer is configured to look at the emission spectrum of CO at 230GHz.  Apart from the effect of the polar vortex, no CO is introduced or removed below a certain altitude.  By analysing the amount of CO at different altitudes in the atmosphere it is therefore possible to deduce how fast the polar vortex transports NOx down to the ozone layer.

You can read more about the project and its science rationale in the following paper:

Patrick J. Espy, Paul Hartogh and Kim Holmén: A microwave radiometer for the remote sensing of nitric oxide and ozone in the middle atmosphere, Remote Sensing of Clouds and the Atmosphere XI, Proc. of SPIE Vol 6362, 2006

This is the second and possibly the last year the BAS radiometer is stationed at Troll.  Its permanent home will be Halley station where it will provide BAS scientists with observations that tell us how the sun interacts with the Earth’s radiation belts during solar cycle 24 and what impact this has on the atmosphere and the environment.

WIFFA vinnere annonsert

Nå er avstemningen i filmfestivalen ferdig og resultatene har kommet.  Ikke overraskende vant britiske Rothera overlegent, men Troll fikk faktisk en respektabel tredjeplass i tre kategorier.  Totalt var det 22 filmer med i 48-timers konkurransen og 11 filmer i den åpne.  Alle filmene ser finner dere her.

Best 48Hr Film

  1. Rothera (UK): The Quest of the Golden Roll
  2. Bellingshausen (Russia): One Day of Vladimir Fyodorovich’s Life
  3. Troll (Norway): Hunger at Troll

Best 48Hr Acting

  1. Mawson (Australia): Mace Perfume
  2. Rothera (UK): The Quest of the Golden Roll
  3. Maitri (India): Wintering Blues

Best 48Hr Cinematography

  1. Bellingshausen (Russia): One Day of Vladimir Fyodorovich’s Life
  2. Rothera (UK): The Quest of the Golden Roll
  3. Troll (Norway): Hunger at Troll

Best 48Hr Screenplay:

  1. Rothera (UK): The Quest of the Golden Roll
  2. McMurdo (USA): Friend or Faux
  3. Troll (Norway): Hunger at Troll

Best 48Hr Use of Required Elements

  1. Rothera (UK): The Quest of the Golden Roll
  2. Syowa (Japan): Sukiyaki
  3. Maitri (India): Wintering Blues

Best Open Category Film

  1. Macquarie Island (Australia): Eradication
  2. Jubany (Argentina): Neptune’s Wrath
  3. Mawson (Australia): Hut Fever

NILU

Frem mot slutten av oppholdet tenkte jeg å skrive litt om hva jeg jobber med her på Troll.  Jeg er ansatt som forskningstekniker så mine hovedoppgaver er drift og vedlikehold av teknisk og vitenskapelig utstyr.

Nå tenkte jeg å skrive om det jeg gjør for Norsk institutt for luftforskning (NILU).  Dette er det mye å fortelle om så flere NILU-innlegg kommer etterhvert.

NILU er et uavhengig forskningsinstitutt som hovedsaklig forsker på luftforurensing.  NILUs målestasjon her på Troll ble satt opp sommeren 2006/2007 og består av en liten konteinerrampe med to konteinere.  Her bruker jeg en del tid, ikke minst når jeg går gjennom den ukentlige rutinen på mandager.  Hovedmålet med NILUs aktivitet på Troll er å undersøke hvordan atmosfærens innhold endrer seg med årstider og over tid.

Jeg har selvsagt ingen forskerrolle; jeg tar prøver og sjekker at instrumentene gjør det de skal.  Data og prøver sendes til NILU og blir behandlet og forsket på der.


NILU-bua


Inne i NILU-bua

NILU-bua ligger ca 200m fra stasjonsbygningen. Dette er litt problematisk fordi vi rett i nærheten lager ganske mye lokal forurensing.  NILU er selvsagt ikke interessert i hva vi slipper ut her på Troll, de vil helst ta prøver av luft som ikke har vært i kontakt med våre hus og maskiner. Vindretning og andre værdata logges derfor kontinuerlig slik at instrumenter kan stoppes eller målte verdier kan forkastes hvis vinden kommer fra «skitten sektor».

NILUs egen beskrivelse av virksomheten på Troll

    På telttur i Sessen

    Denne helga var satt av til tur til bistasjonen Tor, men scootertrøbbel veltet den planen.  I stedet tok jeg meg en telttur inn i Jutulsessen.  Jeg fant meg en sykebåre jeg kunne bruke som pulk.  Den dro jeg med tau festet i en klatresele.  Det fungerte veldig bra i det flate terrenget jeg gikk i.

    Jeg satte opp teltet ca. 2,5 timers gange fra stasjonen på et snøfelt bak Trolltindene og med utsikt mot Stabben.  Det var klarvær, lite vind og kaldt.  Jeg tok ikke med meg termometer men på det kaldeste ble det målt -35 på stasjonen og -37 på flyplassen.  Jeg sov likevel godt hele natta og ble ikke skikkelig kald før jeg skulle stå opp og pakke sammen alt utstyret.


    På kvelden


    Baksiden av Trolltind


    Klar til å gå hjem

    2009 Winter International Film Festival Antarctica

    Forrige helg gikk med til WIFFA, en filmfestival som alle som bor i Antarktis kan delta på.  Det ville selvsagt vi også.  Oppgaven fikk vi på fredag og var som følger:

    Innen 48 timer skal det lages en film på 5 minutter som har følgende elementer:

    • En temperamentsfull, kontinental kokk
    • En morsom hatt
    • Replikken «Do you want to buy a dog?»
    • En dorull
    • Lyden av en boks med drikke som åpnes

    Dette var veldig artig.  Fredagskvelden gikk med til å diskutere historie og endte i et utkast til manuskript.  Hele lørdagen gikk med til filming.  Øyvind var regisør og kameramann.  Alle deltok som skuespillere.  Det ble 50 minutter råmateriale.  Søndag satt jeg og redigerte alle klippene sammen til den ferdige kortfilmen.  Filmen fikk tittelen «Hunger at Troll».

    Se filmen vår på youtube eller last ned.

    Alle de andre filmene kan dere laste ned her.

    Kåring av vinnere skjer lørdag 15. august.  Alle overvintrere i Antarktis har stemmerett.

    Mørketiden er over

    Mandag så jeg sola for første gang etter mørketiden og i går var den synlig fra NILU-bua.  Selve Trollstasjonen ligger i skyggen av Nonshøgda men det varer nok ikke lenge før vi har sol her også.

    Mange synes dette er stort.  Jeg har ikke de store følelsene verken den ene eller andre veien.  15 år nord for polarsirkelen har kanskje noe med saken å gjøre.  For meg markerer dette at tiden går og at vi går inn i en ny fase av overvintringen.  Nå fremover blir det selvsagt lettere å gjøre ting utendørs.

    Aurora australis

    I dag så vi sørlys for første gang i år.  Som dere kanskje også merket i vinter hjemme i Norge så er dette et usedvanlig dårlig aurora-år.  Solaktiviteten er unormalt lav.  I dag tidlig fikk vi likevel se sørlyset en kort stund før frokost.  Sørlys er det flere av oss som er opptatt av så vi følger litt med på aurora-varselet.


    Sørlys over comm1 og NILU-bua

    Det er artig å ta bilder av nattehimmelen.  Med stativ og litt eksperimentering så kan man få noen fine bilder, særlig når månen lyser opp et objekt i forgrunnen. Her er et bilde jeg tok forrige fullmåne. Bildet er satt sammen av nesten 100 enkeltbilder, hver med 30s eksponeringstid, som tilsammen gir ca. 50 minutter eksponering.


    Stjernespor bak comm1

    Midtvinterfest

    21. juni er det vintersolverv på den sørlige halvkule.  Dette er årets mørkeste dag og dagene begynner derfor å bli lysere etter dette.  Dette er en viktig merkedag for alle som er i Antarktis og markeres med festligheter over hele kontinentet.  Dette har vært en tradisjon så lenge det har vært folk her, men etter at forskningsstasjonene fikk internettforbindelse har det også blitt tradisjon å sende midtvinterhilsener på epost til alle de andre stasjonene.  Vi fikk hilsener med bilder fra 24 forskjellige stasjoner, mange vi ikke visste eksisterte engang.  Ikke bare sendes det hilsener, men gjerne også innbydelser med beskrivelse av program og middagsmeny.

    hilsninger
    Vegg full av hilsninger fra andre forskningsstasjoner

    Vi kunne ikke være noe dårligere og sendte ut hilsen og invitasjon.

    Ingen gjester kom men vi fikk en artig helg likevel.  Lørdag 20. juni dro fire av oss ut til et sprekkområde bortenfor fjellet «Klovningen» på en bre som heter «Fjellimellom».  Her er det noen fascinerende sprekker.  Vi tenkte at det passet fint å henge nede i en sprekk på den mørkeste tiden av året.  På kvelden ble det pizza og spilling.  Når det nærmet seg midnatt gikk vi ut i stampen.  Kl. 24 skålte vi i champagne.

    tl6
    Rigger til utstyr for å rapellere ned i bresprekk

    sprekk
    Dag på vei opp fra en trang sprekk

    På midtvinterdagen organiserte Britt konteinerorientering.  Vi fikk utdelt 14 koordinater som vi skulle lete opp med GPS.  På hver plass var det en skjult papirlapp med en bokstav som vi skulle finne.  Til slutt skulle vi sette sammen alle bokstavene til et ord.  Dette var utfordrende.  GPS-mottakerne fungerer dårlig i kulde.  I tillegg er det nok misvisning på GPS til at det ble en del leting på hver post for å finne det vi letet etter.  Det var ingen som fant alle postene, men de fleste fant nok til å klare å sette sammen løsningsordet.

    Midtvinterdagen tilsvarer jula i nord.  Britt lagde derfor en skikkelig julemiddag.  Rakfisk til forrett, ribbe med surkål til hovedrett og hjemmelagd is med multer til dessert.  Veldig godt.  Etter middag var det seremoniell ofring for å få sola til å snu.

    middag
    Middag

    Det blir ikke helt mørkt her nede, selv på den 21. juni.  Vi har litt grålysning midt på dagen (rundt kl 14 norsk tid) så når det er klarvær har vi lys nok noen få timer til at vi kan gå ute uten lykt.  Det kan vi forsåvidt også når det er måneskinn.  Dagslys kan vi ikke kalle det, det er mørkt nok til at det er vanskelig å ta bilder uten blitz.

    lys
    Midt på dagen, 21. juni. Uvanlig gult lys mot nord