Ny indsigt fra OCO-2

Højopløselige satellitdata fra NASA's Orbiting Carbon Observatory-2 afslører de subtile måder, kulstof forbinder alt på Jorden - havet, jord, atmosfære, terrestriske økosystemer og menneskelige aktiviteter. Forskere, der bruger de første 2 1/2 år af OCO-2-data har offentliggjort en særlig samling af fem artikler i dag i tidsskriftet Videnskab som viser bredden af ​​denne forskning.

Ud over at vise, hvordan tørke og varme i tropiske skove påvirkede globale kuldioxidniveauer under El Niño 2015-16, andre resultater fra disse artikler fokuserer på havets kulstoffrigivelse og absorption, by-emissioner og en ny måde at studere fotosyntese på. En sidste opgave af OCO-2 stedfortrædende projektforsker Annmarie Eldering fra NASAs Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Californien, og kolleger giver et overblik over tilstanden i OCO-2 videnskab.

Emissioner fra individuelle byer og vulkaner synlige fra rummet

Mere end 70 procent af kuldioxidemissionerne fra menneskelige aktiviteter kommer fra byer, men fordi gassen blandes hurtigt ind i atmosfæren, byernes emissioner er udfordrende at isolere og analysere. Florian Schwandner fra JPL og kolleger brugte OCO-2-observationer til at detektere, hvordan kuldioxidemissioner varierer omkring individuelle byer - første gang dette er blevet gjort med data indsamlet på blot et par minutter fra rummet. Over Los Angeles og det omkringliggende område, de var i stand til at detektere forskelle så små som 1 procent af de samlede atmosfæriske kuldioxidkoncentrationer i luftsøjlen under satellitten.

OCO-2-målingerne på tværs af Los Angeles var detaljerede nok til at fange forskelle i koncentrationer i byen som følge af lokale kilder. De sporede også faldende kuldioxidkoncentrationer, da rumfartøjet passerede fra over den overfyldte by til forstæderne og ud til den tyndt befolkede ørken mod nord.

OCO-2's kredsløb tillod det også at observere betydelige kuldioxid signaler fra isolerede fjer af tre vulkaner på Stillehavsøen Vanuatu. Et kredsløb direkte ned ad vinden af ​​Yasur-bjerget, som vedvarende har været i udbrud siden mindst 1700'erne, gav en smal streng af kuldioxid, der var omkring 3,4 ppm højere end baggrundsniveauerne - i overensstemmelse med udledninger på 41,6 kiloton kuldioxid om dagen. Dette er en værdifuld kvantificering af vulkanske emissioner, som er små sammenlignet med de gennemsnitlige menneskelige emissioner på omkring 100, 000 kiloton om dagen.

El Niño undertrykte det tropiske havs frigivelse af kulstof

Abhishek Chatterjee fra NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, og kolleger undersøgte, hvordan den store 2015-16 El Niño påvirkede kuldioxid over det tropiske Stillehav.

Denne havregion er normalt en kilde til kuldioxid til atmosfæren. Som en del af den globale havcirkulation, kold, kuldioxid-rige vandkilder op til overfladen i denne region, og den ekstra kuldioxid udgasser til atmosfæren. Fordi El Niño-begivenheder undertrykker denne optur, forskere har formodet, at det reducerer havets kuldioxidemissioner og derfor forårsager en opbremsning i væksthastigheden af ​​atmosfæriske kuldioxidkoncentrationer. Imidlertid, indtil OCO-2, der har ikke været tilstrækkelige atmosfæriske observationer over det fjerntliggende tropiske Stillehav til at bekræfte denne teori.

OCO-2-data viser, at i de første par måneder af 2015-16 El Niño, hastigheden af ​​kuldioxid frigivet fra det tropiske Stillehav til atmosfæren faldt med 26 til 54 procent. Det svarer til en kortsigtet reduktion på 0,4 til 0,5 ppm i atmosfærisk koncentration, eller tæt på 0,1 procent af den samlede atmosfæriske kuldioxid.

En ændring på en tiendedel af en procent i kuldioxid kan lyde ubetydelig, men den fandt sted over en region i Stillehavet på størrelse med hele Australiens kontinent. Denne reduktion i kuldioxidemissioner i et par måneder var stærk nok til at den kunne observeres af OCO-2 og National Oceanic and Atmospheric Administrations Tropical Pacific Observing System af bøjer, som direkte måler kuldioxidkoncentrationer på havets overflade. Rekordstigningen i atmosfærisk kuldioxid, der fandt sted i 2015 og 2016, ville have været endnu større uden dette fald i det tropiske Stillehavs emissioner.

Med OCO-2, Forskere kan observere disse små ændringer for første gang, et første skridt mod at forstå kulstofkredsløbets følsomhed over for klimavariationer på en skala fra år til årtier.

En ny måde at måle fotosyntese på

Udover kuldioxid, OCO-2's højopløsningsspektrometre kan observere solinduceret fluorescens, eller SIF. Denne stråling, udsendes af klorofylmolekyler i planter, angiver, at fotosyntese forekommer. SIF giver værdifuld indsigt i global fotosyntese, fordi den fanger fotosyntesen i vækstsæsonen og også dens afmatning, for eksempel, over stedsegrønne skove om vinteren, når træer opretholder klorofyl, men holder op med at absorbere kuldioxid fra atmosfæren.

Ying Sun fra Cornell University i Ithaca, New York, og kolleger rapporterer om OCO-2's unikke SIF-målinger, som giver en meget højere rumlig opløsning end noget tidligere system. Den forbedrede opløsning gjorde det muligt for forskerne at udføre den første validering nogensinde af SIF fra samtidige luftbårne observationer.

OCO-2s mindre "fodaftryk" på Jorden gjorde det muligt for forskerne at foretage en mere direkte sammenligning af satellitmålingerne med jordbaserede målinger af strømme af kuldioxid mellem planter og luften. De fandt et konsekvent forhold mellem SIF og kuldioxidoptagelse i planter på tværs af forskellige typer økosystemer. Dette fund sætter retningen for dybdegående undersøgelser, der yderligere kan belyse forholdet mellem SIF og global fotosyntese.