Rivierwinden worden veroorzaakt door het dagelijkse thermische contrast tussen het land en de rivier. Tijdens de Dag, warmere temperaturen boven het land leiden tot lichtere luchtmassa's die worden opgetild. De luchtmassa's drijven op hun beurt de luchtbeweging aan land van de rivier naar het land. Vervolgens, de lucht zakt over de rivier. Het resultaat is een gesloten lokale luchtcirculatiecel in het verticale vlak (Figuur 1). 's Nachts, het land koelt sneller af, en de luchtcirculatie keert om omdat de rivier warmer is. Omdat deze drijvende krachten worden gecombineerd met grotere en kleinere atmosferische stromen van passaatwinden en lokale topografie, de gecombineerde rivierwinden blijven ongrijpbaar en moeilijk te begrijpen, meten en simuleren. Een belangrijke vraag rijst dan:hoe kan nauwkeurig observatiebewijs worden verkregen van deze rivierwindcirculaties?

Traditionele meteorologische en vervuilingsmeetplatforms zijn niet in staat om te meten hoe wind, temperatuur, vocht en luchtverontreinigende stoffen veranderen met de hoogte boven de rivier. Daarom werden middelgrote onbemande luchtvaartuigen (UAV-zie foto) ingezet. Ze hebben een potentiële vooruitgang in atmosferische studies vanwege de extreme manoeuvreerbaarheid bij het verzamelen van gegevens met hoge horizontale en verticale resoluties. Met sensoren uitgeruste UAV's werden gebruikt om in situ verticale informatie te verzamelen van meteorologische en chemische gegevens in de lagere atmosfeer overdag boven de Rio Negro-rivier in het centrale Amazonegebied. De effecten van atmosferische recirculatie gekoppeld aan de rivierwinden op de luchtkwaliteit van nabijgelegen menselijke populaties werden overwogen.

Modelleercomponent

Om de interpretatie van deze waarnemingen te ondersteunen, deze studie omvat een modelleringscomponent om veldwaarnemingen van rivierwinden en chemie te koppelen aan fijnschalige modelleringsanalyses met behulp van een grote wervelsimulatie (LES). Dit model is ontwikkeld bij de Meteorology and Air Quality Group van Wageningen University &Research. Het is ook een belangrijk onderdeel van de sterrenwacht Ruisdael.

De LES-simulaties onderzochten de effecten van rivierwinden op de verspreiding van luchtverontreiniging. De LES-simulatie reproduceert expliciet de turbulentie en atmosferische circulaties van de Amazone-rivierwinden. De simulaties legden de belangrijkste kenmerken vast van rivierwinden die werden waargenomen door UAV-detectie.

Dit onderzoek toont de noodzaak aan om meetmethoden (drones) en high-detailed modeling (LES) te combineren. De implicatie van deze studie is dat luchtrecirculatie veroorzaakt door rivierwinden de verspreiding van luchtvervuiling vertraagt. Het verandert ook de ruimtelijke verdeling en chemie van luchtverontreinigende stoffen, en kan het risico van menselijke blootstelling aan luchtverontreiniging in het oevergebied vergroten. De bevindingen benadrukken de noodzaak om de effecten van rivierwinden op luchtvervuiling te begrijpen. Het benadrukt dat de strategieën en het beleid voor het beheer van luchtverontreiniging in het Amazonegebied rekening moeten houden met de effecten van rivierwinden voor een effectieve beperking en controle van de vervuiling. Verder onderzoek wordt gedaan met het NWO-project Cloudroots.