Uzaya dayalı karbondioksit ölçümleri - Space-based measurements of carbon dioxide
-2.jpg)
2 gözlem uydusu.
Uzay tabanlı karbondioksit ölçümleri ( CO
2) Dünya'nın karbon döngüsü ile ilgili soruları yanıtlamaya yardımcı olmak için kullanılır . Dünya atmosferindeki karbondioksiti uzaydan ölçmek için çeşitli aktif ve planlı araçlar vardır . CO'yu ölçmek için tasarlanan ilk uydu görevi
21996 yılında ADEOS I uydusunda bulunan Sera Gazları için İnterferometrik Monitör (IMG) idi . Bu görev bir yıldan az sürdü. O zamandan beri, iki yüksek hassasiyetli (%0,3 veya 1 ppm'den daha iyi) uydulardan ( GOSAT ve OCO-2 ) alınanlar da dahil olmak üzere, ek uzay tabanlı ölçümler başlamıştır . Farklı enstrüman tasarımları farklı birincil görevleri yansıtabilir.
Bulguların amaçları ve öne çıkan noktaları
| Bir serinin parçası |
| Karbon döngüsü |
|---|
 |
Karbon döngüsü biliminde, uydu gözlemlerinin yanıtlamaya yardımcı olabileceği olağanüstü sorular var . Dünya sistemi, tüm antropojenik CO2'nin yaklaşık yarısını emer
2emisyonlar. Ancak, bu alımın dünya genelinde farklı bölgelere nasıl bölündüğü tam olarak belli değil. CO açısından farklı bölgelerin nasıl davranacağı da belirsizdir.
2farklı bir iklim altında akı. Örneğin, bir orman artabilir CO
2Döllenme veya β etkisi nedeniyle alım veya CO2 salabilir
2yüksek sıcaklıklarda mikroplar tarafından artan metabolizma nedeniyle. Bu soruları tarihsel olarak mekânsal ve zamansal olarak sınırlı veri kümeleriyle yanıtlamak zordur.
CO'nun uydu gözlemlerine rağmen
2 biraz yenidir, birkaç farklı amaç için kullanılmıştır, bunlardan bazıları burada vurgulanmıştır:
-
mega şehir CO
2GOSAT uydusu ile iyileştirmeler gözlemlendi ve emisyonlardaki minimum gözlemlenebilir uzay tabanlı değişiklikler tahmin edildi.
- CO2'nin nasıl olduğunu görselleştirmek için uydu gözlemleri kullanılmıştır.
2 antropojenik emisyonlara odaklanan çalışmalar da dahil olmak üzere küresel olarak dağıtılmaktadır.
- Akı tahminler yapılmış CO
2 farklı bölgelere girip çıkıyor.
- Anormal sıcaklıklar ve CO arasında korelasyonlar gözlendi
2boreal bölgelerdeki ölçümler .
-
CO'nun bölgesel asimetrik kalıpları
2 fosil yakıt izlerini gözlemlemek için kullanıldı.
- Orman yangınlarından metan ile emisyon oranları ölçülmüştür.
-
CO
2MOPITT cihazı tarafından ölçülen karbon monoksitli emisyon oranları (eksik yanmanın bir göstergesi), gelişmekte olan/gelişmiş durumu ölçmek için dünya genelindeki büyük kentsel bölgelerde analiz edildi.
- OCO-2 gözlem tahmin etmek için kullanıldı CO
22015 yılında Endonezya'daki orman yangınlarından kaynaklanan emisyonlar .
- OCO-2 gözlemleri, 2014-16 El Niño olayından kaynaklanan aşırı kara-okyanus akışını tahmin etmek için de kullanıldı .
- CO'yu ölçmek için OCO-2 gözlemleri kullanıldı
2Gelecekteki uzay tabanlı CO2 potansiyelini gösteren bireysel enerji santrallerinden kaynaklanan emisyonlar
2 emisyon izleme.
Zorluklar
Uzaktan algılama ve iz gazların çeşitli zorlukları vardır. Çoğu teknik, Dünya yüzeyinden yansıyan kızılötesi ışığın gözlemlenmesine dayanır . Bu enstrümanlar spektroskopi kullandığından , her sondaj ayak izinde bir spektrum kaydedilir - bu, aktarılacak önemli ölçüde (yaklaşık 1000 ×) daha fazla veri olduğu anlamına gelir, yalnızca bir RGB pikselinin gerektirdiğinden daha fazla . Yüzey albedo ve görüntüleme açılarındaki değişiklikler ölçümleri etkileyebilir ve uydular farklı konumlarda farklı görüntüleme modları kullanabilir; bunlar, ham maddeleri nihai ölçümlere dönüştürmek için kullanılan algoritmalarda açıklanabilir. Diğer uzay tabanlı araçlarda olduğu gibi, hasarı önlemek için uzay enkazından kaçınılmalıdır.
Su buharı havadaki diğer gazları seyreltebilir ve böylece CO miktarını değiştirebilir.
2Dünya yüzeyinin üzerindeki bir sütunda, bu nedenle genellikle sütun ortalamalı kuru hava mol fraksiyonları (X CO
2) yerine rapor edilir. Bu hesaplamak için araçlar da O ölçebilir 2 başka gazlar için benzer şekilde seyreltilir, veya algoritmalar diğer ölçümler su ve yüzey basıncı sorumlu olabilir. Bulutlar doğru ölçümlere müdahale edebilir, bu nedenle platformlar bulutları ölçmek için araçlar içerebilir. X CO elde etmek için uygun sinyallerdeki ölçüm kusurları ve hatalar nedeniyle
2, uzay tabanlı gözlemler, TCCON'dan alınanlar gibi yer tabanlı gözlemlerle de karşılaştırılabilir .
Enstrüman listesi
| Enstrüman/uydu | Birincil kurum(lar) | Servis tarihleri | Yaklaşık kullanılabilir günlük sondajlar |
Yaklaşık sondaj boyutu |
Herkese açık veriler | Notlar | Referanslar |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| HIRS-2/TOVS ( NOAA-10 ) | NOAA ( ABD ) | Temmuz 1987– Haziran 1991 |
100 × 100 km | Numara | CO ölçümü 2 orijinal bir görev hedefi değildi |
||
| IMG ( ADEOS I ) | NASDA ( Japonya ) | 17 Ağustos 1996 – Haziran 1997 |
50 | 8 × 8 km | Numara | FTS sistemi | |
| SCIAMACHY ( Envisat ) | ESA , IUP Bremen Üniversitesi ( Almanya ) | 1 Mart 2002– Mayıs 2012 |
5.000 | 30 × 60 km | Evet | ||
| HAVALAR ( Aqua ) | JPL (ABD) | 4 Mayıs 2002– devam ediyor |
18.000 | 90 × 90 km | Evet | ||
| IASI ( MetOp ) | CNES / EUMETSAT ( ESA ) | 19 Ekim 2006 | 20-39 km çap | Evet (sadece birkaç gün) | |||
| GOSAT | JAXA ( Japonya ) | 23 Ocak 2009– devam ediyor |
10.000 | 10.5 km çap | Evet | İlk özel yüksek hassasiyetli (<%0,3) görev, ayrıca CH 4'ü de ölçer | |
| OCO | JPL (ABD) | 24 Şubat 2009 | 100.000 | 1,3 × 2,2 km | Yok | yörüngeye ulaşılamadı | |
| OCO-2 | JPL (ABD) | 2 Temmuz 2014– devam ediyor |
100.000 | 1,3 × 2,2 km | Evet | Yüksek hassasiyet (<%0,3) | |
| GHGSat-D (veya Claire) | GHGSat ( Kanada ) | 21 Haziran 2016– devam ediyor |
~2–5 görüntü, her biri 10.000+ piksel |
12 × 12 km , 50 m çözünürlüklü görüntü |
sadece seçili ortaklar tarafından kullanılabilir | Fabry-Pérot interferometre kullanan CubeSat ve görüntüleme spektrometresi | |
| TanSat (veya CarbonSat) | CAS ( Çin ) |
21 Aralık 2016– devam ediyor |
100.000 | 1 × 2 km | Evet (L1B parlaklıkları) | ||
| FY -3D'de GAZ FTS | CMA ( Çin ) |
15 Kasım 2017– devam ediyor |
15.000 | 13 km çap | Numara | ||
| GMI (GaoFen-5, ( fr )) | CAS ( Çin ) |
8 Mayıs 2018 – devam ediyor |
10.3 km çap | Numara | mekansal heterodin | ||
| GOSAT-2 | JAXA ( Japonya ) |
29 Ekim 2018– devam ediyor |
10.000+ | 9.7 km çap | Evet (L1B parlaklıkları) | Ayrıca CH 4 ve CO'yu da ölçecektir | |
| OCO-3 | JPL (ABD) |
4 Mayıs 2019– devam ediyor |
100.000 | <4,5 × 4,5 km | Evet | ISS'ye monte edilmiş | |
| MikroKarb | CNES ( Fransa ) | 2022 bekleniyor | ~30.000 | 4,5 × 9 km | Muhtemelen CH 4'ü de ölçecektir | ||
| GOSAT-3 | JAXA ( Japonya ) | 2022 bekleniyor | |||||
| GeoCARB | Oklahoma Üniversitesi (ABD) | 2023 bekleniyor | ~800.000 | 3 × 6 km | İlk CO 2- jeosenkron uyduyu gözlemlemek , aynı zamanda CH 4 ve CO'yu da ölçecektir. |
Kısmi kolon ölçümleri
CO toplam sütun ölçümlerine ek olarak
2yere kadar, CO ölçen birkaç uzuv sirenleri var
2 Dünya'nın üst atmosferinin kenarından ve üst atmosferi gece ve gündüz ölçen termal aletler aracılığıyla.
- Teknede Genişbant Emisyon Radyometrisi (SABRE) kullanılarak Atmosfer Sondaj ZAMAN 7 Aralık başlattı 2001 yılında ölçümler yapar mezosferin ve alt termosfer termal bantlarında.
- 13 Ağustos 2003'te piyasaya sürülen SCISAT-1'deki ACE-FTS (Atmosferik Kimya Deneyi-Fourier Dönüşüm Spektrometresi) , CO profillerinden güneş spektrumlarını ölçer.
2 hesaplanabilir. - SOFIE (Solar Occultation for Ice Experiment), 25 Nisan 2007'de fırlatılan AIM uydusunda yerleşik bir uzuv sirenidir .
Kavramsal Görevler
İlk değerlendirmelerden geçen ancak uzay tabanlı gözlem sistemlerinin bir parçası olmak için seçilmeyen başka kavramsal görevler de olmuştur. Bunlar şunları içerir:
- Aktif CO Algılaması
2 Geceler, Günler ve Mevsimler Üzerinden Emisyonlar (ASCENDS) lidar tabanlı bir görevdir. - Geostationary Fourier Dönüşüm Spektrometresi (GeoFTS)
- Kuzey bölgeleri için Atmosferik Görüntüleme Misyonu (AIM-North), kuzey bölgelerine odaklanmak için eliptik yörüngelerde iki uydudan oluşan bir takımyıldızı içerecektir. Konsept, 2019-2020'de Faz 0 çalışmasından geçiyor.
- Karbon İzleme Uydusu (CarbonSat), yaklaşık her 6 günde bir küresel kapsama sahip bir görüntüleme uydusu konseptiydi. Bu misyon hiçbir zaman konsept aşamasının ötesine geçmedi.