Atmosfærisk elektrisitet

Jeg leder søknaden om et Senter for tordensky-elektrodynamikk (Centre for Thundercloud Electrodynamics, CTE), som for tiden vurderes som et Senter for fremragende forskning (SFF) av Norges forskningsråd (NFR).

I vår forskningsgruppe arbeider vi med jordiske gammastråleglimt (Terrestrial Gamma-ray Flashes, TGF-er), gamma-glød (gamma-ray glows) og relaterte høyenergetiske atmosfæriske fenomener knyttet til tordenskyer og lyn. Forskningen baserer seg på observasjoner fra rommet, fly og bakkebaserte instrumenter, samt numerisk modellering.

Hovedspørsmålene vi ønsker å besvare er:

1. Hvordan produseres TGF-er?
2. Hva er sammenhengen mellom høyenergetiske prosesser i atmosfæren og lyn?
3. Hvilken innvirkning har TGF-er og relaterte høyenergifenomener på atmosfærisk kjemi og dynamikk?

Verktøyene vi bruker er:

1. Data fra flykampanjen Airborne Lightning Observatory for FEGS and TGFs (ALOFT).
2. Data fra Atmosphere-Space Interactions Monitor (ASIM) om bord på Den internasjonale romstasjonen (ISS).
3. Data fra Astrorivelatore Gamma a Immagini LEggero (AGILE) satellitten.
4. Dedikerte laboratorieeksperimenter og modellering.

Høyenergiastrofysikk

Forskning på kosmiske gammautbrudd (Gamma-Ray Bursts, GRB-er).

Hovedspørsmålene vi ønsker å besvare er:

1. Hvordan kan vi bruke tidsinformasjon for å utlede egenskaper ved progenitorene til GRB-er?
2. Kan vi utnytte tidsoppløsningen og de spektroskopiske egenskapene til ASIM til forskning på GRB-er?

Verktøyene vi bruker er:

1. Data fra Atmosphere-Space Interactions Monitor (ASIM) om bord på Den internasjonale romstasjonen (ISS).

Høyenergidetektorer og systemer

1. Vi har utviklet gammastråledetektoren som brukes i ALOFT-flykampanjen.
2. Vi utvikler Electrical Ground Support Equipment (EGSE) for X- and Gamma-ray Imaging Sensor (XGIS) til Transient High-Energy Sky and Early Universe Surveyor (THESEUS), en kandidat til en mellomstor vitenskapelig rommisjon for European Space Agency (ESA), som var i fase A i perioden 2023–2026, men som ikke ble valgt for videreføring av ESA i 2026.

Universitetet i Bergens nyhetssak om ERC Advanced Grant som ble tildelt meg.

Vårt arbeid publisert i Nature i oktober 2024 ble omtalt av mer enn 160 internasjonale medier.

Jeg bidro regelmessig til nyhetssaker publisert på nettsiden til Birkeland Centre for Space Science (2013–2023):

• August 2021: nyhet om det nye prosjektet finansiert av Norges forskningsråd (NFR).
• Juni 2021: nyhet om det pågående samarbeidet mellom Italia og Norge innen TGF-forskning.
• August 2019: nyhet om det første møtet i ISSI-teamet som jeg koordinerte (2019–2022).
• Mai 2019: nyhet om TGF International Research School.

Jeg utarbeidet også teksten til BCSS’ årsrapporter i perioden 2017–2020 for delen som omhandler Hard Radiation from Thunderstorms (alle årsrapportene er tilgjengelige på BCSS’ nettsider).

I juni 2021 utarbeidet jeg teksten (på italiensk) til en nyhetssak om det pågående samarbeidet mellom Italia og Norge innen TGF-forskning. Saken ble publisert på nettsiden til den italienske ambassaden i Oslo, delt via ambassadens sosiale medier og publisert på nettsiden til det italienske utenriksdepartementet dedikert til vitenskapsdiplomati.

Jeg bidro også, både med tekst og intervjuer, til utarbeidelsen av nyhetssaker (på italiensk) publisert i Media INAF, det nettbaserte formidlingsmagasinet til Det italienske nasjonale instituttet for astrofysikk (INAF):

• Desember 2019: nyhetssak med intervju om de første publiserte resultatene fra ASIM.
• Mars 2018: nyhetssak med intervju om ASIM-misjonen kort tid før oppskyting.
• November 2017: nyhetssak om en nylig deteksjon av en TGF fra bakken.
• September 2010: nyhetssak om den første lokaliseringen av TGF-er ved hjelp av gammastråler (jeg er førsteforfatter på artikkelen).

Bachelor / Master kurs ansvar:

• 2024 –          PHYS251 The Near Earth Space, department of Physics and Technology, University of Bergen, Norway (main course responsible, 10 ECTS)
• 2016 –           PHYS113 Mechanics II and Thermodynamics, department of Physics and Technology, University of Bergen, Norway (main course responsible, 10 ECTS)

Veileder / bi-veileder til følgende PhD oppgaver:

• Ingrid Bjørge-Engeland, The connection between lightning currents, TGF intensities and Elves, Universitetet i Bergen, Norge, 2024.
• Chris A. Skeie, Aircraft and spacecraft observations of high-energy radiation associated with lightning leaders, Universitetet i Bergen, Norge, 2022.
• Anders Lindanger, Spectral Analysis of Terrestrial Gamma-ray Flashes and Their Connection to Lightning Discharges, Universitetet i Bergen, Norge, 2022.
• Carolina Maiorana, Characteristics and Meteorological Environment of Terrestrial Gamma-ray Flashes, Universitetet i Bergen, Norge, 2021.
• Alessandra Tiberia, High-energy radiation from thunderclouds: on the relationships between terrestrial gamma-ray flashes and cloud structure, University of Ferrara, Italy, 2019.
• Alessandro Ursi, Short-duration gamma-ray transients Detection of Short Hard Bursts and Terrestrial Gamma-ray Flashes by the AGILE satellite, Sapienza University of Rome, Italy, 2016.

Veileder til følgende Master oppgaver:

• Rabeah Khan, Gamma-ray production associated with blue dominated lightning discharges observed by the ALOFT aircraft campaign, Universitetet i Bergen, Norge, 2026.
• Sivert Hagane, Timing analysis and detector development for present and future Gamma-Ray Burst space missions, Universitetet i Bergen, Norge, 2026.
• Andreas Ramsli, Observation of cosmic Gamma-Ray Bursts with the ASIM mission onboard the International Space Station, Universitetet i Bergen, Norge, 2023.
• Anders Lindanger, Search for Terrestrial Gamma-ray Flashes in AGILE data by correlation with ground-based lightning measurements, Universitetet i Bergen, Norge, 2018.
• Alessandro Ursi, A search for Terrestrial Gamma-Ray Flashes in the BeppoSAX Gamma-Ray Burst Monitor data archive, University of Ferrara, Italy, 2013.

Bidrag til forskningsskoler:

• 2024   invited teacher at the 1^st International School on Satellite Meteorology (ISSM), 2-6 Sep. 2024, Naples, Italy.
• 2019    Co-organizer and teacher at the Birkeland Centre Research School “Atmospheric Electricity and Hard Radiation from Thunderclouds”, Universitetet i Bergen, Norge

Jeg er medforfatter på 154 fagfellevurderte publikasjoner, med en H-indeks på 43 (Web of Science, besøkt 01.09.2026).

Mine viktigste vitenskapelige publikasjoner er følgende.

1. M. Marisaldi, N. Østgaard, A. Mezentsev, et al. (2024), Highly dynamic gamma-ray emissions are common in tropical thunderclouds, Nature, 634, 57, DOI: 10.1038/s41586-024-07936-6.
2. N. Østgaard, A. Mezentsev, M. Marisaldi, et al. (2024), Flickering Gamma-Ray Flashes, the Missing Link between Gamma Glows and TGFs, Nature, 634, 53, DOI: 10.1038/s41586-024-07893-0.
3. A. Castro-Tirado, N. Østgaard, E. Gögüs, et al. (2021), Very-high-frequency oscillations in the main peak of a magnetar giant flare, Nature 600, https://doi.org/10.1038/s41586-021-04101-1 
4. M. Marisaldi, et al. (2019), On the high-energy spectral component and fine time structure of terrestrial gamma-ray flashes, J. Geophys. Res. (Atmospheres), 124. https://doi.org/10.1029/2019JD030554 
5. M. Marisaldi, et al. (2015), Enhanced detection of terrestrial gamma-ray flashes by agile. Geophys. Res. Lett., 42(21):9481–9487, https://doi.org/10.1002/2015GL066100 
6. M. Marisaldi, F. Fuschino, M. Tavani, et al. (2014) Properties of terrestrial gamma ray flashes detected by AGILE MCAL below 30 MeV. J. Geophys. Res. (Space Physics), 119:1337–1355, https://doi.org/10.1002/2013JA019301 
7. M. Tavani, M. Marisaldi, C. Labanti, et al. (2011), Terrestrial Gamma-Ray Flashes as Powerful Particle Accelerators. Physical Review Letters, 106(1):018501, https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.106.018501 
8. M. Marisaldi, et al. (2010), Gamma-Ray Localization of Terrestrial Gamma-Ray Flashes. Physical Review Letters, 105(12):128501, https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.105.128501 
9. M. Marisaldi, et al. (2010), Detection of terrestrial gamma ray flashes up to 40 MeV by the AGILE satellite. J. Geophys. Res. (Space Physics), 115:0, https://doi.org/10.1029/2009JA014502
10. C. Labanti, M. Marisaldi, et al. (2009), Design and construction of the Mini-Calorimeter of the AGILE satellite. Nucl. Instrum. and Meth. in Phys. Res. A, 598:470–479, https://doi.org/10.1016/j.nima.2008.09.021 

En fullstendig liste over mine publikasjoner, inkludert bibliometriske indikatorer, er tilgjengelig via Astrophysics Data System (ADS).

Nedenfor er mine fagfellevurderte publikasjoner registrert i NVA (Nasjonalt vitenarkiv).

Pågående prosjekter:

• 2026 – 2030 WP Manager, GRAIL - Gamma Radiation from the Atmosphere for Investigation and Learning, Funding: Horizon Europe - MSCA Doctoral Network
• 2025 – 2030 Principal Investigator, ENLIGHTEN - ExploriNg Lightning Initiation and Gamma-ray High-energy emission in Thunderstorm ENvironments, Funding: Horizon Europe - ERC Advanced Grant 
• 2024 – 2026 Principal Investigator, Conceptual design and prototyping of the Electrical Ground Support Equipment for THESEUS XGIS. Funding: European Space Agency. 
• 2021 – 2027 Principal Investigator, TGF Airborne Observatory (TAO): Understanding the link between lightning, terrestrial gamma-ray flashes and gamma-ray glows. Funding: Research Council of Norway. Partly funding the ALOFT flight campaign. 

Tidligere prosjekter som prosjektleder (Principal Investigator):

• 2023 – 2025 Principal Investigator, From lightning to the dawn of time: study of the timing structure of cosmic Gamma-Ray Bursts with the Atmosphere-Space Interactions Monitor. Funding: Peder Sather Center for Advanced Study. Collaboration project with the Astronomy Department at the University of Berkeley, USA. 
• 2019 - 2022. Principal Investigator of the International Team 'Understanding the properties of the Terrestrial Gamma-ray Flash population' at the International Space Science Institute (ISSI), Bern, Switzerland.
• 2015 – 2016 International fellowship: Fulbright Research Scholar (6 months) at Duke University, Department of Electrical and Computing Engineering, NC, USA. 
• 2012 – 2014 Principal Investigator, ‘PICO: Picosecond Cherenkov Observatory’. Funder: National Institute for Astrophysics (INAF), Italy. R&D project for the exploitation of ultra-fast solid-state detectors for high-energy astrophysics in the TeV band.