NASA investerede i at knække jordens kulstofpuslespil

Det er en videnskabelig gåde med enorme konsekvenser for vores fremtid:Hvordan vil vores planet reagere på de stigende niveauer af kuldioxid i atmosfæren?

Det tilsyneladende enkle spørgsmål er særligt vanskeligt, fordi kulstof - en vigtig byggesten for liv på Jorden - ikke bliver på ét sted eller kun antager én form. Kulstof i dets mange former, både fra naturlige og menneskeskabte kilder, bevæger sig i og mellem atmosfæren, havet og landet, når vores levende planet ånder. At spore og inventere kulstof og optrevle de mange indviklede processer, der får det til at forvandle sig over hele planeten, er en episk udfordring.

Og det er her, NASA kommer ind.

Agenturet er banebrydende i at bruge rumbaserede og luftbårne sensorer til at observere og kvantificere kulstof i atmosfæren og i hele landet og havet, samarbejder med mange amerikanske og internationale partnere.

I mere end to årtier, NASA har brugt rummets udsigtspunkt til at tackle kulstofpuslespillet en brik ad gangen. Agenturet har investeret hundredvis af millioner af dollars i de værktøjer, der er nødvendige for at få arbejdet gjort, fra bygning og opsendelse af rumfartøjer og udvikling af nye instrumenter og integrerede datasæt til finansiering af grundforskning, feltarbejde og computermodellering. Og den investering fortsætter i dag.

Flere NASA rumfartøjer, inklusive nogle bygget og administreret af NASA's Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Californien, indsamler i øjeblikket globale observationer, der bruges til at spore forskellige former for kulstof, som forskere bruger inden for det brede felt kaldet kulstofkredsløbsvidenskab, som omfatter drivhusgasser som kuldioxid og metan.

NASAs nyeste kulstofobservationsmission i kredsløb, lanceret i 2014, er det JPL-byggede Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2), som gør hidtil uset, nøjagtige globale målinger af kuldioxidniveauer i atmosfæren og giver unik information om de naturlige processer, der kontrollerer kulstofudveksling mellem land og luft og mellem atmosfæren og havet. OCO-2-data har gjort det muligt for forskere at studere i detaljer, hvordan skift i nedbør ændrer mængden af ​​kulstof, der lagres eller frigives af vegetation, og hvordan ændringer i havtemperaturen påvirker havvandets evne til at absorbere kuldioxid.

NASA støtter en række kulstofrelaterede forskningsprogrammer på i alt omkring 100 millioner dollars om året, der dykker ned i de fysiske og biologiske processer, der kontrollerer måden, hvorpå vores planets skiftende miljø påvirker - og påvirkes af - livet på Jorden.

NASA-finansieret forskning i terrestrisk økologi, for eksempel, studerer, hvordan ændringer i økosystemstruktur og funktion påvirker de regionale og globale kulstofkredsløb. NASA finansierer en flerårig feltkampagne i Alaska og det nordvestlige Canada kaldet ABoVE (the Arctic-Boreal Vulnerability Experiment), der undersøger, hvordan ændringer i arktisk permafrost og økosystemer i et opvarmende klima resulterer i ændringer i balancen af ​​kulstof, der bevæger sig mellem atmosfæren og jord. Adskillige JPL-forskere er en del af ABoVE-teamet.

Forskningsindsats i gang inden for havbiologi og biogeokemi fokuserer på at forstå og forudsige den biologiske, økologiske og biogeokemiske ændringer i det øvre hav. Da havets økosystemer spiller en stor rolle i Jordens kulstofkredsløb, det er vigtigt at forstå og kvantificere mekanismerne for kulstofstrømning og deres interaktion med lokale økosystemer bedre.

Denne august, NASA begiver sig ud på en oceanografisk ekspedition til det nordøstlige Stillehav kaldet EXPORTS (eksportprocesserne i havet fra fjernmålingsundersøgelsen), som vil hjælpe videnskabsmænd med at udvikle evnen til bedre at forudsige, hvordan kulstof i havet bevæger sig, som kan ændre sig i takt med at jordens klima ændrer sig. National Science Foundation er medsponsor for ekspeditionen.

Ligesom grundforskning i Jordens kulstofkredsløb fortsat er en robust aktivitet hos NASA, det samme er udviklingen af ​​nye rumbaserede værktøjer til kulstofovervågning. Flere er nu ved at blive lanceret og under udvikling.

Den JPL-administrerede ECOSTRESS (ECOsystem Spaceborne Thermal Radiometer Experiment on Space Station), planlagt til at opsendes til den internationale rumstation til sommer, vil foretage de første målinger nogensinde af plantevandsforbrug og vegetationsbelastning på land. Disse data forventes at give nøgleindsigt i, hvordan planter forbinder Jordens globale kulstofkredsløb med dens vandkredsløb.

Senere i år får ECOSTRESS selskab på rumstationen af ​​GEDI, Global Ecosystem Dynamics Investigation. GEDI vil bruge en rumbåren laser til præcist at måle højden af ​​vegetationskronen i skovklædte områder i verden for at hjælpe med at vurdere, hvor meget kulstof der er indespærret i skovene, og hvordan denne mængde ændrer sig over tid.

I begyndelsen af ​​2019, JPL's OCO-3-instrument er planlagt til at lancere til rumstationen for at supplere OCO-2-observationer og give forskere mulighed for at undersøge den daglige cyklus af kuldioxidudvekslingsprocesser over store dele af Jorden.

Og stadig i de tidlige udviklingsstadier er Geostationary Carbon Cycle Observatory (GeoCarb) missionen, planlagt at blive lanceret i begyndelsen af ​​2020'erne. GeoCarb, som inkluderer JPL deltagelse, vil være pioner inden for kvantificering og overvågning af kulstoflagrene i Nord, Central- og Sydamerika fra geostationær bane. NASA-instrumentet, skal opsendes på en kommerciel kommunikationssatellit, vil indsamle 10 millioner observationer om dagen af ​​kuldioxid, metan og kulilte.

NASA's presse om kulstofkredsløbsvidenskab og udviklingen af ​​nye kulstofovervågningsværktøjer forventes at forblive en topprioritet i de kommende år.