У 2013 році Національне управління океанічних і атмосферних досліджень (NOAA) повідомило, що концентрація вуглекислого газу (CO 2 ) в атмосфері досягла 400 частин на мільйон (ppm) вперше з епохи пліоцену (приблизно 3 мільйони років тому).
Відповідно до Шостої оціночної доповіді IPCC (AR6), «надлишок вуглекислого газу» в нашій атмосфері призведе до підвищення глобальної середньої температури на 1,5-2 °C до 2030 року.
Це значно вплине на екологічні системи в усьому світі, включаючи вимирання видів, посухи, лісові пожежі, екстремальні погодні умови та неврожаї.
Окрім обмеження викидів, ці зміни вимагають стратегій пом’якшення та адаптації, а також моніторингу клімату. Це мета місій NASA Orbiting Carbon Observatory (OCO) 2 і 3, супутників-близнюків, які проводять космічні спостереження CO 2 в атмосфері Землі, щоб краще зрозуміти характеристики зміни клімату .
Використовуючи п’яту за величиною електростанцію, що працює на вугіллі, як тестовий приклад , команда дослідників використовувала дані з OCO 2 і 3, щоб виявити та відстежити зміни в CO 2 і кількісно визначити викиди, які виробляються нижче.
Дослідження проводив Рей Нассар, старший науковий співробітник відділу навколишнього середовища та зміни клімату Канади (ECCC) і ад’юнкт-професор Університету Торонто (UofT). До нього приєдналися дослідники з ECCC, UofT, Університету штату Колорадо та Лабораторії реактивного руху NASA (JPL).
Стаття, в якій описуються їхні висновки, була опублікована 28 жовтня 2022 року в журналі Frontiers in Remote Sensing .
Їхні висновки демонструють, що космічні спостереження можна використовувати для відстеження змін викидів CO 2 у локальному масштабі.
Супутник OCO-2 , запущений у 2014 році, складає карту природних і антропогенних викидів CO 2 у регіональному та континентальному масштабах. Це робиться опосередковано шляхом вимірювання інтенсивності сонячного світла, відбитого від поверхні Землі, і безпосередньо шляхом вимірювання кількості CO 2 , поглиненого стовпом повітря між поверхнею та супутником.
Супутник OCO-2 також має спектрометри, відкалібровані для виявлення специфічних ознак газу CO 2 . Його компаньйон (OCO-3) був побудований з використанням запчастин OCO-2 і був запущений до Міжнародної космічної станції (МКС) у 2019 році.
Цей інструмент включає в себе режим картографування, який може проводити широкі спостереження за цілими територіями, дозволяючи дослідникам використовувати OCO-3 для створення детальних міні-карт у масштабі великих міст, де зосереджені надмірні викиди вуглецю.
Використовуючи дані, отримані під час кількох естакад у період з 2017 по 2022 рік, дослідницька група проаналізувала викиди найбільшого єдиного джерела викидів у Європі – електростанції Белхатув у Польщі.
З цього вони виявили зміни в рівнях CO 2 , які узгоджувалися з погодинними коливаннями у виробництві електроенергії заводом.
Белхатувська електростанція працює з 1988 року і працюватиме до кінця 2036 року (за даними уряду Польщі). На цю мить це найбільша вугільна електростанція у світі (заявлена потужність 5102 мегават).
Він використовує буре вугілля (лігніт), яке зазвичай генерує вищі викиди на мегават, ніж кам’яне вугілля (антрацит). На великі об’єкти, такі як електростанції та нафтопереробні заводи, припадає приблизно половина світових викидів вуглецю від викопного палива.
Жоден супутник спочатку не був розроблений для виявлення викидів від конкретних окремих об’єктів, таких як Белхатув.
У прес-релізі NASA вчений проекту місії OCO-3 Абхішек Чаттерджі пояснив, чому це зробило їхні результати «приємним сюрпризом» і як він та його колеги з нетерпінням чекають майбутніх можливостей дослідження:
«Як спільнота ми вдосконалюємо інструменти та методи, щоб мати можливість витягувати з даних більше інформації, ніж ми планували спочатку. Ми дізнаємося, що насправді можемо зрозуміти набагато більше про антропогенні викиди, ніж ми очікували раніше. Дуже цікаво думати, що ми отримаємо ще п’ять-шість років роботи з OCO-3. Ми бачимо, що проведення вимірювань у потрібний час і в потрібному масштабі є критичним».
За словами Нассера, більшість звітів про викиди CO 2 створюються на основі оцінок або даних, зібраних на рівні поверхні Землі. Це включає в себе облік маси використаного викопного палива, обчислення очікуваних викидів і, як правило, не передбачає атмосферних вимірювань.
Нассер сказав : «Детальніша інформація про те, коли саме і де відбуваються викиди, часто недоступна. Надання більш детальної картини викидів вуглекислого газу може допомогти відстежити ефективність політики щодо скорочення викидів. Наш підхід з OCO-2 і OCO-3 можна застосувати до більшої кількості електростанцій або модифікувати для викидів вуглекислого газу з міст чи країн».
У майбутньому вчені-кліматологи отримають вигоду від режиму картографування спостережень OCO-3, який може слугувати “папером” для супутникових місій наступного покоління. Нещодавно NASA оголосило, що операції місії з OCO-3 на борту МКС будуть продовжені ще на кілька років.
Прилад буде працювати разом з іншою місією зі спостереження за парниковими газами, Earth Surface Mineral Dust Source Investigation (EMIT).
Ці та інші зусилля з моніторингу зміни клімату та викидів CO 2 у режимі реального часу виявляться безцінними для зусиль із пом’якшення наслідків та адаптації.
