Nytt ljus över klimatets dimmiga förflutna

Före industrialiseringen kan klimatet ha varit molnigare än man tidigare trott. Det visar studier gjorda av fors­kare från Stockholms universitet, tillsammans med kolleger från Europa och USA, i två ar­tik­lar som publicerats i Nature. Nya resultat från CLOUD-experimentet i schweiziska CERN visar att ångor från träd, i från­varo av svavelsyra, producerar stora mängder aero­solpartiklar i atmosfären. Tidigare trodde man att svavelsyra – som i stor utsträckning uppkommer genom mänskliga aktiviteter – var nödvändigt för att sätta igång aerosolpartikelbildningen. CLOUD har upptäckt att den ånga som skogar släpper ut som en del i den naturliga aktiviteten också kan orsaka molnbildning, även utan svavelsyra, säger Ilona Riipinen, docent vid Institutionen för miljövetenskap och analytisk kemi, Stockholms universitet. IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change, ett samarbete om klimatfrågor mellan FN-organen UNEP och WMO) anser att ökningen i aerosoler och i moln sedan förindustriell tid är den största källan till osäkerhet vid studier av klimatförändringar. CLOUD har utvecklats för förstå hur nya aerosolpartiklar bildas och växer till i atmosfären och deras effekter på moln och klimat. De här resultaten är de absolut viktigaste hittills från CLOUD-experimentet i CERN. När bildning och tillväxt av rent biogena aerosolpartiklar inkluderas i klimatmodellerna kommer det att finslipa vår förståelse för hur mänsklig aktivitet påverkar klimatet, säger CLOUD:s talesperson Jasper Kirkby, partikelfysiker vid CERN, Schweiz. Det vetenskapliga samarbetet omfattar 21 institutioner: Aerodyne Research, California Institute of Technology, Carnegie Mellon University, CERN, Meteorologiska institutet (Finland), Goethe Universitetet Frankfurt am Main, Helsingfors forskningsinstitut för fysik, Karlsruhe Institut für Technologie, Lebedev Physical Institute, Leibnizinstitutet för tropos­färsforskning, Paul Scherrer-institutet, Stockholms universitet, Tofwerk, Universidade Beira Interior, University of Eastern Finland, Helsingfors universitet, Innsbrucks universitet, Leeds universitet, Lissabons universitet, Manchesters universitet och Wiens universitet. Källa Stockholms universitet

Självkörande lastbil med djurbeteende

Forskare på Chalmers låter sig inspireras av evolutionens biologiska motsvarigheter i utvecklingen av en förarlös lastbil. Ola Benderius forskarlag har valt att se det självkörande fordonet som en helt nytt typ av fordon. Ett for­don som mer reagerar som en biologisk varelse, som ett djur, än ett tekniskt system. Biologiska system är de bästa autonoma systemen vi känner till. Ett biologiskt system tar in infor­ma­tion från omvärlden via sina sinnen och agerar direkt och säkert, så som en springande antilop i sin hjord, eller en hök som slår sitt byte på marken. Redan innan människan fanns hade naturen en lös­ning, så låt oss lära av den, säger Ola Benderius. Därigenom arbetar forskarlaget för en revolution inom transportområdet liknande den när hästen ersattes av bilen i början av 1900-talet, menar Ola Benderius. All information som lastbilen hämtar in från sensorer och kameror görs om till ett format som liknar hur människor och djur tolkar världen via sina sinnen, vilket gör att lastbilen kan anpassa sig till oväntade situationer i sin grunddesign. Istället för ett enda stort program med dedikerade funktioner för alla tänkbara situationer så arbetar teamet med små och allmänna beteendeblock som ska få lastbilen att agera på olika stimuli, precis som ett djur. Lastbilen är programmerad att hela tiden hålla alla stimuli inom rimliga nivåer och den kommer till och med att kontinuerligt lära sig att göra detta så effektivt som möjligt. På det sättet är ramverket väldigt flexibelt och bra på att hantera plötsliga och sedan tidigare okända faror, menar Ola Benderius. Vi försöker designa ett system som anpassar sig oavsett vad som händer utan att peka på särskilda situationer, och det är något som till och med de enklaste djuren oftast kan göra bättre än de befintliga fordonslösningarna. Den första publika demonstrationen sker på en holländsk motorväg den 28 maj. Då deltar lastbilen i en tävling för autonoma fordon, inom ramen för EU-projektet The Grand Cooperative Driving Challenge. Källa: CTH

Östersjöns djupbottnar tömda på fosfor

Övergödningen av Östersjön till följd av utsläpp av näringsämnen har länge ansetts förvärras av att bottensedimenten läcker ut fosfor till vattenmassan.

Nu visar forskare från IVL, Svenska Miljöinsti­tutet, att förråden av rörlig fosfor i de djupa bottnarna (under 70 meters djup) i prin­cip är tömda.

Detta i sin tur beror på att mer eller mindre permanent syrebrist varit rådande i bottenvattnet under flera decennier.

När vi jämför bottnarna i den egentliga Östersjön med dem i Bottenhavet ser vi att fosformäng­derna är många gånger högre norr om Ålands hav. I Bottenhavet är sedimenten syresatta vilket gör att den mesta av den rörliga fosforn sitter fast, säger Mikael Malmaeus en av forskarna bakom stu­dien.

Att så mycket fosfor har läckt ut ur sedimenten är en anledning till att Östersjön är övergödd, med algblomningar och andra negativa konsekvenser. Samtidigt finns möjligheten att de djupare bott­narna skulle kunna binda tillbaka en del av den fosfor som idag befinner sig i vattenmassan, om syreförhållandena skulle förbättras.

De miljöförhållanden som idag råder i Bottenhavet visar i någon mening vad åtgärderna för att minska övergödningen till Östersjön syftar mot. Vi ser att en förutsättning för att minskad närsalts­tillförsel ska ge en önskvärd effekt inom överskådlig tid är förbättrade syreförhållanden i botten­vattnet, säger Mikael Malmaeus.

Studien, som bygger både på nyinsamlade data och äldre material, redovisas i en artikel i senaste numret av Tidskriften Vatten.

Källa: IVL

Så kan klimatet förändras i Arktis och södra Asien

Klimatascenario från SMHI
Klimatscenario för Arktis. Beräknad förändring av årsmedeltemperaturen (°C) för perio­den 2071-2100 jämfört med 1971-2000. Kartan baseras på ett medelvärde av en ensemble med fyra klimat­scenarier för scenario RCP 8,5.
Ett klimatscenario är en beskrivning av en tänkbar utveckling av klimatet i framtiden i meteoro­lo­giska termer. Nu finns SMHIs klimatscenarier för två nya områden; Arktis och södra Asien. De är gjorda inom ramen för Cordex, som ska ge högupplösta scenarier för jordens alla landområden. – Framtida klimat beräknas med klimatmodeller. En klimatmodell är ett datorprogram som be­skri­ver de fysikaliska lagar vi vet styr klimatsystemet. Beräkningarna görs på kraftfulla superdatorer. Klimatmodellerna matas med antaganden om framtida halter av växthusgaser, för att se hur de kan komma att påverka framtidens klimat, säger Gustav Strandberg, forskare vid SMHI. – Det finns två scenarier för respektive område, ett som är baserat på fortsatt höga utsläpp av växt­husgaser, ett där utsläppen begränsats. I kartor kan användare se hur temperatur och nederbörd kan förändras utifrån de olika utsläppsnivåerna, berättar Lena Lindström, produktansvarig för klimat­tjänster på SMHI. Klimatscenarierna för Arktis och södra Asien finns fritt tillgängliga på smhi.se. Källa SMHI

Nya läkemedel mot nervgaser i sikte

En ny studie beskriver i detalj hur ett läkemedel mot sarin fungerar. Bakom studien, som publiceras i Procee­dings of the National Academy of Sciences(PNAS), står forskare från FOI, Umeå universitet och Tyskland. Sarin är en lättflyktig nervgas. Akut sarinförgiftning orsakar bland annat synrubbningar, kräkningar, andnöd och slutligen döden. – Nervgaser är fruktansvärda vapen och vi hoppas att våra resultat kan leda till förbättrade läkeme­del, säger Anders Allgardsson, biokemist vid Totalförsvarets forskningsinstitut(FOI). Nervgaser förstör funktionen av ett mycket viktigt protein i nervsystemet som heter acetylkoli­neste­ras. Så länge nervgasen sitter bundet till proteinet förhindras nedbrytningen av en viktig signalsub­stans. Motgiftet HI-6 avlägsnar nervgasen och återställer nervsystemets funktion. Trots att läkemedel mot nervgasförgiftningar har använts under en lång tid har det hittills saknats en klar bild av hur de faktiskt fungerar. Efter flera års arbete presenterar nu kemister från bland annat FOI och Umeå Universitet en tredi­mensionell struktur som avbildar HI-6 ögonblicket innan bindningen mellan nervgasen och prote­inet bryts. Strukturen ger en högupplöst bild som i detalj beskriver individuella atomers position och ger en förståelse för hur bindningen mellan proteinet och nervgasen bryts. Genom att kombinera tredimensionella strukturavbildningar, vilka utfördes med röntgenkri­stallo­gra­fi vid MAX-lab synkrotronen i Lund, med avancerade beräkningar och biokemiska experiment kunde det vetenskapliga genombrottet bli möjligt. – Med röntgenkristallografi såg vi spår av den signal vi sökte, men signalen var så svag att vi be­slutade oss för att integrera avbildningarna med kvantkemiska metoder. Efter krävande beräkningar med en superdator på Umeå universitet lyckades vi slutligen, säger Lotta Berg, doktorand, kemis­ka institutionen vid Umeå universitet. Beräkningarna stödde att den svaga signalen i det röntgenkristallografiska data faktiskt kom från HI-6 och sarin. Viktiga bekräftande pusselbitar kom också från experiment där systemet stördes genom att mutera proteinet eller genom att introducera isotoper. – Efter sju års arbete med en rad olika tekniker är vi slutligen i hamn och kan visa en enhetlig bild av hur HI-6 närmar sig sarin. Det öppnar helt nya möjligheter att ta fram motgift mot sarin och and­ra nervgaser genom strukturbaserad molekylär design, säger Anders Allgardsson. Studien är ett samarbete mellan FOI, Umeå universitet och tyska Bundeswehr Institute of Pharma­cology and Toxicology. Arbetet publiceras i tidskriften Proceedings of the National Academy of Sci­ences of the United States of America. Källa: FOI

Grafenbaserad film lämpad för att kyla elektronik

Svårigheter med att leda bort värme från olika typer av elektronik och optoelektronik har bromsat utvecklingen av nya system inom dessa områden. För att åtgärda detta problem har forskare vid Chal­mers tekniska högskola utvecklat en teknik som kyler elektronik med hjälp avfilm upp­byggd av grafen. Filmens värmeledande egenskaper har förbättras genom att forskarna har tillfört olika mo­le­kyler, så kallad funktionalisering av materialet. Resultaten publicerades nyligen i Nature Com­mu­ni­cations. Forskarna menar att de genom denna grafenfilm, uppbyggd av många lager av tunna grafen­flagor, har hittat en nyckel till hur man på ett effektivt sätt kan transportera bort värme från elektronik och andra typer av enheter med hög värmeutveckling. Grafenfilm kan användas för kylning inom många olika områden. -Vi närmar oss stadiet där vi kan inleda försöksproduktion utifrån den här upptäckten, säger Johan Liu, professor i elektro­nik­produk­tion och chef för avdelningen för elektronikmaterial och system på institutionen för mikro­tek­nologi och nanovetenskap(MC2 ), vid Chalmers tekniska högskola. Forskarna har studerat hur man på olika sätt kan förbättra filmens värmeledande förmåga genom att tillföra olika aminobaserade och azidbaserade silanmolekyler. Den värmeledande förmågan förbätt­rades då med över 76 procent jämfört med ett icke-funktionaliserat referenssystem. An­led­ningen är framför allt att filmen fäster mycket bättre vid underlaget när den har funktionali­se­rats med hjälp av dessa molekyler. Värmetransporten sker då också mycket effektivare. Forskningen har utförts i samarbete med École Centrale  i Paris och EM2C – CNRS i Frankrike, Lancaster University i Storbritannien, University of Minnesota i USA, Max Planck-institutet för polymerforskning i Tyskland, Aalto-universitetet i Finland, Rysslands vetenskapsakademi i Ryss­land, Shanghai-universitetet  i Kina och SHT Smart High Tech AB som är ett svenskt företag. Källa: Chalmers tekniska högskola