Ny indsigt i Jordens biosfæres indvirkning på luftkvaliteten

En ny undersøgelse ledet af et hold forskere fra University of Minnesota giver de første globale satellitmålinger af et af de vigtigste kemikalier, der påvirker Jordens atmosfære.

Isopren er et naturligt kulbrinte, der udsendes til atmosfæren i enorme mængder - omkring 500 milliarder kg om året - af planter og træer. Isopren er kemisk reaktiv, og når den først er i atmosfæren, kombineres den med menneskeskabte forurenende stoffer for at påvirke luftkvaliteten negativt. Isopren reagerer også med det vigtigste atmosfæriske oxidationsmiddel - kaldet OH-radikaler - og reducerer derfor atmosfærens kapacitet til at rense sig for forurenende stoffer og drivhusgasser.

Forskere ser på atmosfæriske modeller for at forudsige nuværende og fremtidige atmosfæriske sammensætning og luftkvalitet, samt at diagnosticere atmosfærens evne til at fjerne drivhusgasser og luftforurenende stoffer. Men isopren-emissionsraterne er meget usikre på grund af sparsomme jordbaserede målinger, og videnskabsmænd er også usikre på, i hvilket omfang isopren virker til at undertrykke eller opretholde overfloden af ​​OH-radikaler i atmosfæren.

Nu, forskere har udviklet de første globale målinger af isopren nogensinde fra rummet. Ved at bruge observationer fra Cross-track Infrared Sounder (CrIS) satellitsensor, forskere udviklede en genfindingsmetode, der bruger maskinlæring til at bestemme den atmosfæriske koncentration af isopren over forskellige dele af verden. De kombinerede disse målinger med atmosfærisk modellering for at teste den nuværende videnskabelige forståelse af globale isopren-emissioner, og hvordan isopren påvirker atmosfærisk oxidation. Forskningen offentliggøres onsdag d. 9. september i journalen Natur .

"Isopren er en af ​​de vigtigste drivkræfter bag global atmosfærisk kemi, " sagde Dylan Millet, en professor i U of M's Department of Soil, Vand, og klima. "Disse satellitmålinger giver ny forståelse af, hvordan Jordens biosfære og atmosfære interagerer."

Ved at kombinere CrIS isoprenmålinger med andre satellitdata, for første gang var forskere i stand til at estimere mængden af ​​OH fra rummet over isopren-kildeområder. Disse observationer understøtter nylige laboratorie- og teoribaserede resultater:isopren-emissioner sænker atmosfærisk OH, men ikke nær så stærkt, som man oprindelig troede. Som resultat, atmosfæren bevarer en betydelig evne til at rense sig selv for forurening selv i nærvær af naturlige isopren-emissioner. Kombination af disse målinger med andre rumbaserede data vil åbne nye døre til at undersøge ændringer i OH over tid.

Denne forskning lægger et grundlag for flerårige undersøgelser, der undersøger sæsonbestemte til mellemårige isoprenændringer og deres indvirkning på den globale atmosfære. Information fra disse nye satellitmålinger kan også bruges til at forbedre nuværende atmosfæriske modeller, med det mål mere præcist at forudsige luftkvaliteten i et skiftende klima.

Forskere afslørede, at:

• Satellitmålingerne af isopren viser dramatiske modelovervurderinger over Amazonia. Disse forskelle indikerer et stærkt behov for bedre forståelse af tropiske emissioner af isopren og andre reaktive kemikalier.
• Over det sydlige Afrika, CrIS-målingerne afslører et stort isopren-hotspot, der mangler fra bottom-up forudsigelser. Dette peger på et behov for yderligere undersøgelse af isoprenkilder i denne understuderede region.

"Disse nye satellitmålinger afslører, at mens vores forståelse af isopren-kemi bliver ret god, vi har stadig meget at lære om, hvordan isopren-emissioner varierer på tværs af Jordens forskellige økosystemer, " sagde Kelley Wells, en forsker ved Institut for Jord, Vand, og klima i U of M's College of Food, Landbrugs- og naturressourcevidenskab.