Vil det blæse? Måling af vulkanske emissioner fra rummet

Sidst i sidste måned, en stratovulkan på Bali ved navn Agung begyndte at ryge. Små jordskælv skælvede under bjerget. Embedsmænd har siden evakueret tusindvis af mennesker for at forhindre, hvad der skete, da Agung brød ud i 1963, dræber mere end 1, 000 mennesker.

Inden vulkaner bryder ud, der er ofte advarselsskilte. Små jordskælv mærkes sjældent af mennesker, men mærkes af seismografer stammer fra vulkanen. Plumer af vanddamp stiger op fra krateret. Når vulkanen begynder at udsende gasser som kuldioxid og svovldioxid, udbrud kan være nært forestående.

Men at komme tæt på toppen af ​​en vulkan er farligt arbejde. Brug af fjernmåling til at opdage stigende kuldioxid- og svovldioxidemissioner uden at bringe mennesker eller udstyr i fare ville i høj grad øge menneskelig forståelse af vulkaner. Fjernmålingsemissioner kan forhindre humanitære katastrofer - og falske alarmer.

Mount Agung er ikke udbrudt endnu (på det tidspunkt denne artikel blev skrevet), men seismisk aktivitet forbliver intens. Balinesiske embedsmænd begynder at spekulere på, om et udbrud virkelig er nært forestående; de mennesker, der blev evakueret fra området, vil tilbage til deres hjem, og turismen er nede.

Forskere herunder Michigan Technological University vulkanolog Simon Carn har offentliggjort en samling papirer, der inkluderer "Spaceborne -detektion af lokaliserede kuldioxidkilder" i tidsskriftet Videnskab ; artiklen beskriver den første kendte måling af lokaliserede menneskeskabte og naturlige kuldioxidkilder fra en satellit i lav-jordbane.

De fem papirer i OCO-2 Science Special Collection viser evnerne i NASAs Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2) satellit; målinger fra satellitens sensorer giver indsigt i, hvordan kulstof forbinder alt på Jorden. Forskningen understøttes af NASAs Jet Propulsion Laboratory.

Overvågning af CO2 -emissioner fra rummet

Papiret Carn medforfatter diskuterer, hvordan forskergruppen har taget højopløselige, følsomme rumfødte målinger af atmosfærisk kuldioxid i kilometerskalaen. Disse data afslører, at satellitens sensorer er i stand til at lokalisere lokale kilder til kuldioxid i atmosfæren - en vanskelig opgave i betragtning af den store mængde baggrunds -kuldioxid i atmosfæren til at begynde med.

Satellitten anvender spektrometri; sensorerne ombord på satellitten måler reflekteret sollys-stråling-i høj spektral opløsning ved hjælp af bølgelængder, der ikke kan detekteres for det menneskelige øje. Når lys passerer gennem kuldioxid, noget optages af gassen. Det resterende lys hopper ud af havet og jorden. OCO-2-sensorerne måler lyset, der vender tilbage for at kvantificere, hvad der blev absorberet af kuldioxid, tillader forskere at isolere emissionskilder, hvad enten det er menneskeligt eller naturligt.

"Artikkels hovedfokus er påvisning af lokaliserede, punkt-kildeemissioner af kuldioxid i modsætning til måling af den store koncentration i atmosfæren, "siger Carn, en lektor i Institut for Geologisk og Minedriftsteknik og Videnskab. "Vulkaner kan være stærke, lokaliserede kilder til kuldioxid. Men globalt set alt tilgængeligt bevis tyder på, at menneskelige aktiviteter udsender meget mere kuldioxid end vulkaner. "

OCO-2-satellitens rumlige opløsning-2,25 kilometer-er høj nok til, at kemiske signaler ikke fortyndes. Imidlertid, mens OCO-2's målinger er uden fortilfælde, satellitten kan ikke bruges som et rutinemæssigt værktøj til overvågning af vulkaner, fordi den ikke passerer det samme sted på jorden ofte nok.

"Dette er en demonstration af, at teknikken virker, men vi har brug for bedre sensorer, før det bliver et rutinemæssigt overvågningsværktøj, især for vulkaner, hvor vi forventer hurtige ændringer i gasemissioner, "Carn siger." Hvis vi rutinemæssigt kunne måle vulkansk kuldioxid fra rummet, det ville være en meget kraftfuld tilføjelse til de teknikker, vi bruger. Den slags observation ville være nyttig (for Agung) lige nu. "

Carn kæmmede gennem satellitdata for at finde påviselige mellemrums -kuldioxidmålinger fra tre vulkaner i stillehavsøen Vanuatu. En af disse, Mount Yasur, har været i udbrud siden mindst 1700'erne, og på dagen for OCO-2-målingen udsendte carbondioxid omkring 3,4 dele pr. million over atmosfæriske baggrundsniveauer, svarer til cirka 42 kiloton emissioner. Sammenlignet med, menneskelige emissioner i gennemsnit 100, 000 kiloton om dagen.

OCO-2s sensorer målte også kuldioxidemissioner over Los Angeles-bassinet, påvisning af en slags kuldioxid "kuppel". Byområder tegner sig for mere end 70 procent af menneskeskabte emissioner.

"Naturlige processer på Jorden er i øjeblikket i stand til at absorbere omkring halvdelen af ​​menneskelige fossile brændstofemissioner, "siger Annmarie Eldering, OCO-2 stedfortræder projektforsker ved NASAs Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Californien, og hovedforfatter af et oversigtspapir i Videnskab om tilstanden inden for OCO-2 videnskab. "Hvis de naturlige processer vakler, bremser den nyttige fjernelse af kuldioxid, drivhusgas-induceret opvarmning ville accelerere og intensivere. Disse data begynder at give os et bedre overblik over, hvordan klimaet påvirker kulstofcyklussen, reducere den enorme usikkerhed omkring, hvordan begge kan ændre sig i fremtiden. "

OCO-2-målingerne i Los Angeles var detaljerede nok til at fange forskelle i koncentrationer i byen som følge af lokaliserede 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.