De eerste in zijn soort detectie van verminderde menselijke kooldioxide-emissies

Voor het eerst hebben onderzoekers regionale fluctuaties op korte termijn in atmosferische kooldioxide (CO.₂) over de hele wereld als gevolg van emissies door menselijke activiteiten.

Met behulp van een combinatie van NASA-satellieten en atmosferische modellering hebben wetenschappers de allereerste detectie van menselijk koolstofdioxide gedaan.₂ emissies verandert. De nieuwe studie gebruikt gegevens van NASA’s Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2) om dips in kooldioxide te meten.₂ Emissies tijdens de COVID-19-pandemie vanuit de ruimte. Nu dagelijkse en maandelijkse dataproducten beschikbaar zijn voor het publiek, opent dit nieuwe mogelijkheden voor het volgen van de collectieve effecten van menselijke activiteiten op CO₂ Bijna realtime concentraties.

Eerdere studies hebben gekeken naar de effecten van lockdowns in het begin van de pandemie en hebben vastgesteld dat wereldwijde CO2₂ De niveaus daalden licht in 2020. Door echter OCO-2-gegevens met hoge resolutie te combineren met modelleringstools en gegevensanalyse van NASA’s Goddard Earth Observing System (GEOS), kon het team het bereik van maandelijkse veranderingen die te wijten waren aan menselijke activiteit en die werden veroorzaakt door natuurlijke oorzaken op regionale schaal. Dit bevestigt eerdere schattingen op basis van gegevens over economische en menselijke activiteit.

De metingen van het team toonden aan dat de groei van koolstofdioxide op het noordelijk halfrond wordt veroorzaakt door menselijke activiteit₂ De concentraties daalden van februari tot mei 2020 en herstelden zich in de zomer, wat overeenkomt met een daling van 3% tot 13% van de wereldwijde emissies voor het jaar.

Het team zei dat de bevindingen een sprong voorwaarts betekenen voor onderzoekers die de regionale effecten van klimaatverandering bestuderen en de resultaten van mitigatiestrategieën volgen. Met de methode kunnen veranderingen in koolstofdioxide in de atmosfeer worden gedetecteerd₂ Slechts een maand of twee nadat ze zich hebben voorgedaan, bieden ze snelle, bruikbare informatie over hoe menselijke en natuurlijke emissies zich ontwikkelen.

Onderscheid subtiele veranderingen in de atmosfeer van de aarde

kooldioxide (CO₂) is een broeikasgas dat in de atmosfeer aanwezig is en waarvan de concentratie verandert als gevolg van natuurlijke processen zoals ademhaling door planten, uitwisseling met de wereldzeeën en menselijke activiteiten zoals verbranding van fossiele brandstoffen en ontbossing. Sinds de industriële revolutie is de concentratie van koolstofdioxide₂ Het nam in de atmosfeer toe met bijna 49% en passeerde in 2013 voor het eerst in de menselijke geschiedenis 400 deeltjes per miljoen.

Toen regeringen burgers vroegen om vroeg thuis te blijven tijdens de COVID-19-pandemie, betekende minder auto’s op de weg een scherpe daling van de hoeveelheid broeikasgassen en verontreinigende stoffen die in de atmosfeer terechtkwamen. maar met CO₂De “scherpe landing” moet in de juiste context worden geplaatst, zei Leslie Ott, een onderzoeksmeteoroloog bij NASA’s Office of Global Modeling and Assimilation bij Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. Dit gas kan tot een eeuw nadat het is vrijgekomen in de atmosfeer blijven bestaan. Daarom kunnen veranderingen op korte termijn verloren gaan in de algehele wereldwijde koolstofcyclus – een keten van opname en afgifte die zowel natuurlijke als menselijke processen omvat. Shutdowns begin 2020 maken klein deel uit van totale CO2₂ algemeen beeld.

“Begin 2020 zagen we branden in Australië waarbij kooldioxide vrijkwam₂We hebben meer plantopname gezien in India, zei Ott, en we hebben de vermenging van al deze verschillende invloeden gezien. De uitdaging is om te proberen dat te scheiden en te begrijpen wat alle verschillende componenten zijn.

Tot voor kort konden dit soort veranderingen niet worden gemeten met behulp van satelliettechnologie. NASA’s OCO-2-satelliet bevat spectrofotometers met hoge resolutie die zijn ontworpen om zelfs de kleinste fluctuaties in koolstofdioxide vast te leggen.₂samen met het uitgebreide GEOS Earth System-model, waren zeer geschikt voor het detecteren van pandemische veranderingen.

“OCO-2 is niet ontworpen om emissies te controleren, maar het is ontworpen om kleinere signalen te zien dan we zagen met COVID”, zegt hoofdauteur Brad Weir, een onderzoekswetenschapper aan Goddard en Morgan State University. Ware legde uit dat een van de onderzoeksdoelen van de OCO-2-missie was om na te gaan hoe menselijke emissies zijn veranderd als reactie op klimaatbeleid, dat naar verwachting kleine, incrementele veranderingen in koolstofdioxide zal veroorzaken.₂. “We hadden gehoopt dat dit meetsysteem een ​​aandoening zo groot als COVID zou kunnen detecteren.”

Het team vergeleek gemeten veranderingen in koolstofdioxide in de atmosfeer₂ Met onafhankelijke schattingen van emissieveranderingen als gevolg van shutdowns. Naast het bevestigen van die andere schattingen, is de overeenkomst tussen emissiemodellen en atmosferische kooldioxide₂ De metingen leveren sterk bewijs dat de reducties te wijten waren aan menselijke activiteiten.

GEOS heeft belangrijke informatie verstrekt over windpatronen en andere natuurlijke weersfluctuaties die van invloed zijn op koolstofdioxide₂ emissie en transport. “Deze studie brengt alles samen om een ​​zeer moeilijk probleem aan te pakken,” zei Ott.

Broeikasgassen onder de loep

De resultaten van het team toonden aan dat de groei van koolstofdioxide₂ De concentraties op het noordelijk halfrond daalden van februari tot mei 2020 (overeenkomend met een afname van de wereldwijde emissies van 3% en 13%), wat overeenkwam met computersimulaties van hoe activiteitsbeperkingen en natuurlijke krachten de atmosfeer beïnvloeden.

Het signaal is niet zichtbaar op het zuidelijk halfrond, dankzij een andere recordbrekende klimaatafwijking: de dipool in de Indische Oceaan, of IOD. IOD is een cyclisch patroon van koelere dan normale oceanen in Zuidoost-Azië en warmer dan normale oceanen in de oostelijke Indische Oceaan (“positieve” fase) of vice versa (“negatieve” fase). Eind 2019 en begin 2020 beleefde IOD een intense positieve fase, wat resulteerde in een recordoogst in Afrika bezuiden de Sahara en bijdroeg aan het recordseizoen van Australische brand. Beide gebeurtenissen hadden een ernstige impact op de koolstofcyclus en maakten het COVID-stopsignaal moeilijk te detecteren, zei het team, maar toonden ook het potentieel aan van GEOS/OCO-2 om natuurlijke koolstofdioxide te volgen.₂ schommelingen in de toekomst.

GEOS/OCO-2-gegevens sturen een van de indicatoren aan bij het COVID-19 Earth Monitoring Panel, een samenwerking tussen NASA, de European Space Agency en de Japan Aerospace Exploration Agency. Het dashboard verzamelt wereldwijde gegevens en indicatoren om bij te houden hoe lockdowns, diepe bezuinigingen in het transport en andere COVID-gerelateerde acties de ecosystemen van de aarde beïnvloeden.

Het gelijkgestelde product GEOS-OCO-2 is beschikbaar als gratis download, waardoor het toegankelijk is voor onderzoekers en studenten die verder willen onderzoeken.

“Wetenschappers kunnen naar dit dashboard gaan en zeggen: ‘Ik zie iets interessants in CO₂ Signaal; “Wat zou dat kunnen zijn?” zei Ott. “Er zijn allerlei dingen die we niet in deze datasets hebben gekregen, en ik denk dat het mensen helpt om op een nieuwe manier te verkennen.”

In de toekomst zou de nieuwe assimilatie- en analysemethode ook kunnen worden gebruikt om de resultaten van programma’s en beleid ter beperking van klimaatverandering te helpen monitoren, met name op gemeenschaps- of regionaal niveau, aldus het team.

“Het vermogen om te volgen hoe ons klimaat verandert en te weten dat deze technologie klaar is voor gebruik, is iets waar we erg trots op zijn”, zei Ott.