Dongshuai Li

Projekttitel

Studying Lightning Processes with Neuromorphic Imaging on Microsecond Time Scales

Hvad handler dit projekt om?

Projektet omhandler lynets plasmafysik. Lyn udbreder sig ekstremt hurtigt og indeholder processer med tidsskalaer og variationer i lysintensiteten, som er næsten umuligt at fange med kameraer. Derfor ved vi meget om lynets generelle fysik, men mindre om dets indre fysik. Jeg vil løse denne udfordring ved at designe et hurtigt, optisk system baseret på den neuromorfe teknik, som er ny og udviklet til brug indenfor andre områder, men som endnu ikke er blevet anvendt til lynforskning. Systemet vil blive opsat  ved Säntis Tower i Schweiz, som er Europas bedste facilitet til lynforskning, for at måle naturligt og laserudløst lyn på tæt hold. Vi vil være i stand til at afbilde lyn med hidtil usete detaljer, hvilket vil give os en bedre forståelse, for eksempel af hvordan lyn initieres, forplanter sig og forbinder sig til strukturer på jorden.

Hvordan opstod din interesse for dit forskningsfelt?

Jeg har været fascineret af vejrfænomener, siden jeg voksede op på de mongolske sletter: Skyerne, regnen,  sneen og de kraftfulde og ærefrygtindgydende lyn. På universitetet udvalgte jeg kurser, der handlede om tordenvejr og lyn samt lavede små forskningsprojekter. Jo mere jeg lærte, jo mere forstod jeg, hvor kompliceret deres fysik er. Jeg forstod også, at der er mange huller i vores viden, hvilket gjorde mig interesseret i at gå forskningsvejen med fokus på lynfysik og begrænsningerne ved lyndetektor-systemer. Jeg er drevet af nysgerrighed og et ønske om at forstå dette naturfænomen.

Hvad er de forskningsmæssige udfordringer og perspektiver ved dit projekt?

Den største udfordring er at måle lynets processer med mikrosekunders opløsning. Den nye neuromorfe kamerateknik kan opnå dette, fordi den registrerer ændringer i lysintensiteten til en kamerapixel og transmitterer denne information, når den opstår, i stedet for at sende hele billeder med faste hastigheder. Det fører til lavere datahastigheder og mikrosekunders tidsopløsning. Derudover har detektorerne et meget højere dynamisk område end konventionelle kameraer. Vi tester brugen af et sådant kamera til at observere tordenvejr fra Den Internationale Rumstation i Thor-DAVIS-eksperimentet med den danske astronaut Andreas Mogensen. Jeg vil bruge det samme kamera til at observere lyn på tæt hold. Den videnskabelige udfordring er at analysere de samtidige observationer fra andre optiske og elektromagnetiske sensorer for at lokalisere de såkaldte leder-streamer-interaktioner. Ledere er de lyse, varme kanaler vi ser med det blotte øje. Streamere er svagere lysende koronaer af kolde ioniserede plasmafilamenter, f.eks. initieret fra lederspidsen, og hjælper dets udbredelse.

Hvilke perspektiver vurderer du selv, at din forskning på sigt kan have for det omgivende samfund?

Lyn opstår i gennemsnit ca. 50 gange hvert sekund globalt. De påvirker koncentrationen af drivhusgasser, starter naturbrande og forårsager skader på ejendomme. De er også et tegn på konvektion i atmosfæren og kan bruges til at forudsige og følge udviklingen af alvorlige storme. Derfor har World Meteorological Organisation udnævnt lyn som en ”essential climate variable”. Ved at introducere det neuromorfe optiske system til lyndetektion håber vi bedre at kunne forstå lynets rolle i klimaændringer. Jeg håber også, at vi på DTU Space kan udvikle neuromorfe kameraer til fremtidige anvendelser i rummet, såsom til observation af lyn fra lav bane omkring jorden, detektion af lyn på andre planeter og landing af rumfartøjer f.eks. på månen eller Mars.

Hvad vil det betyde for din forskerkarriere, at du indgår i Sapere Aude-programmet?

Sapere Aude: DFF Forskningsleder-midlerne vil give mig mulighed for at etablere min egen forskergruppe og sikre mig en fremtrædende rolle inden for lynfysik. Sapere Aude-bevillingen tilbyder værdifulde ressourcer, der understøtter mit samarbejde med internationale forskere og adgang til faciliteter, der er afgørende for min succes. Det vil desuden hjælpe mig med at tiltrække gode studerende og gøre nye opdagelser. Jeg forventer, at det vil højne min forskningsprofil i det videnskabelige samfund og lægge grundlaget for fremtidige projektforslag til f.eks. Det Europæiske Forskningsråd, The European Space Agency (ESA) og danske forskningsfonde.

Lidt om mennesket bag forskeren

Jeg voksede op i en lille landsby i Indre Mongoliet i det nordlige Kina. Efter mine ph.d.-studier i det sydlige Kina har jeg arbejdet i Lausanne (Schweiz) og Granada (Spanien), derefter flyttede jeg til Danmark og kom til Danmarks Tekniske Universitet i 2022. Jeg bor i øjeblikket i Gentofte med min mand, Tao. I vores fritid nyder vi at lave mad, elsker at rejse, vandre og campere i naturen.