CO2-udslip kan nu måles præcist fra rummet

Fem artikler i det prestigefyldte videnskabelige tidsskrift Science kortlægger i en hidtil uhørt præcisionsgrad centrale mekanismer bag klimaforandringerne på både global, regional og lokal skala.

De fem videnskabelige studier er kommet i hus på baggrund af CO₂-målinger fra NASA's satellit 'Orbiting Carbon Observatory-2' (OCO-2), der siden 2014 har suset rundt om Jorden og samlet millioner af data ind.

De data giver nu forskere en unik indsigt i klodens klima.

Det betyder, at forskere for første gang kan se i detaljer, hvad der sker med Jordens CO₂-udledning og -optag under og efter eksempelvis El Niño, og hvordan årstider påvirker planter og træers CO₂-optag regionalt (du kan læse mere om konklusionerne i de fem studier i boksen under artiklen).

\ Historien kort

Satellitten kan give detaljeret indsigt i koncentrationen af kuldioxid i atmosfæren.
Den viser eksempelvis, hvornår på året klodens CO2-koncentration i atmosfæren er højest.
Med metoden kan man også måle, om København opnår sine klimamål.

»Data fra OCO-2 har den opløsning, præcision og dækningsgrad, som er nødvendig for at kunne besvare nogle af de helt fundamentale spørgsmål vedrørende klodens samlede CO₂-regnskab,« fortæller ph.d. og forskningsleder ved NASA, Annmarie Eldering, i en mail til Videnskab.dk.

Annmarie Eldering har skrevet en opsamlingsartikel om al den forskning, der netop er kommet ud af data fra OCO-2.

Laver 100.000 datapunkter om dagen

OCO-2 bestemmer atmosfærens CO2-indhold ved at måle på, hvor meget sollys atmosfæren optager.

Annonce:

Når solstrålerne rammer Jordens overflade, bliver de reflekteret tilbage ud i rummet, hvor OCO-2 befinder sig.

Ved at måle, hvor meget en helt bestemt bølgelængde bliver reflekteret tilbage, kan OCO-2 beregne mængden af CO₂ i atmosfæren over det givne landområde.

Det gør satellitten 24 gange i sekundet, og hver måling giver et overblik over et område på 2,3 kilometer i længden og mellem 0,08 og 1,3 kilometer i bredden.

Data indsamlet i 2015 af NASA's satellit (OCO-2) indikerer, at forårets optag af carbon startede i Europa. I løbet af maj og juni blev det ført videre i østlig retning tværs over Asien og Nordamerika. (Video: A. Eldering et al., Science (2017))n

I alt giver satellitten forskerne 100.000 datapunkter om dagen og mere end 2 millioner datapunkter om måneden.

\ CO2-regnskabet

Det globale CO2-regnskab er ikke blot afhængigt af, hvor meget CO2 eksempelvis biler, fabrikker, dyr, vulkaner og så videre udleder.

Det er ligeså afhængigt af, hvor meget CO2 blandt andet havet og planter optager.

Forskellen mellem udledning og optag udgør det samlede bidrag til den globale opvarmning.

Læs mere om udledning og optag i boksen under artiklen.

»Det er et mere detaljeret billede at mængden af CO₂ i atmosfæren, end vi nogensinde har haft før, og OCO-2 kommer til at blive ved med at give os værdifuld viden i de næste mange år,« siger Annmarie Eldering.

Kan måle, om København opnår mål for CO2-udledning

Den nye måde til at måle på koncentrationer af CO₂ i atmosfæren er smart, og satellitter er et vigtigt bidrag til de jordbaserede målestationer, som man benytter sig af i dag, og hvor forskerne kan få flere data fra samme sted, end en satellit kan, men derimod ikke dækker så stort et område.

Det mener Kim Pilegaard, der er professor ved DTU Miljø ved Danmark Tekniske Universitet.

Annonce:

»Jeg er sikker på, at det bliver et ekstremt godt værktøj fremadrettet,« tror Kim Pilegaard, der ikke har noget med de nye studier at gøre, men selv forsker i CO₂-udledning og -optag.

Den danske forsker fortæller, at om nogle år vil satellitter som OCO-2 formentlig være i stand til at validere, om eksempelvis lande og byer opnår og overholder deres CO₂-udledningskrav og mål.

»Blandt andet vil København jo gerne være CO₂-neutral, og det kan man med satellitter teoretisk set se, om byen i virkeligheden er,« siger Kim Pilegaard.

Kim Pilegaard fortæller dog også, at teknikken skal forbedres, så dækningsgraden bliver større, og OCO-2’s efterfølgere kan lave hyppigere målinger på det samme sted, så forskere har nogle flere datapunkter at lave deres analyser ud fra.

\ Kilder

\ Resultaterne af de fem videnskabelige studier i Science

I Annmarie Elderings studie har forskerne fra NASA undersøgt ændringer i CO₂-optag og CO₂-udledning på den nordlige halvkugle henover et år.

Forskningsresultatet viser, at klodens evne til at optage CO₂ ændrer sig dramatisk med årstiderne.

Om foråret, når planterne vokser, og bladene springer ud, optager vegetationen en masse CO₂ fra atmosfæren og fungerer på den måde som et lager for drivhusgassen.

Om vinteren ser tingene dog meget anderledes ud, for her optager planterne næsten ikke noget CO₂.

I stedet bliver døde planter nedbrudt, og den proces frigiver CO₂ til atmosfæren, hvilket, sammen med menneskeudledt CO_2, bidrager til global opvarmning.

Samlet set betyder det, at CO₂-niveauerne er på sit højeste på klodens nordlige halvkugle i april.

»Det er i overensstemmelse med tidligere observationer, men OCO-2 giver os et helt nyt indblik i, hvor ændringerne sker regionalt. Det kan vi sammenligne med de biologiske ændringer, som der sker i planter i foråret,« fortæller Annmarie Eldering.

Los Angeles vælter CO₂ ud i atmosfæren

I et andet studie har Florian Schwandner, der ligeledes er fra NASA, brugt data fra OCO-2 til at måle på CO₂-udledning fra enkelte byer og fra en vulkan.

OCO-2 følger nogle bestemte baner henover himlen, hvilket betyder, at satellitten flyver over blandt andet Los Angeles hver 16. dag.

Ved at analysere på data fra megabyen kunne forskerne se forskelle i CO₂-udledningen fra centrum af Los Angeles og ud til forstæderne.

CO₂-koncentrationen var højest i centrum og blev så gradvist mindre, jo længere væk fra centrum forskerne kiggede på data fra.

Forskerne kunne også se, at CO₂-udledningen ændrede sig over året med højeste udledning om vinteren i forhold til om sommeren.

Endelig fandt forskerne, at de kunne spore, hvordan vulkanen Yasur i Vanuatu sender CO₂ op i atmosfæren.

Forskerne kunne blandt andet se, at vinden ændrede på CO₂-koncentrationen i de områder, som lå i vindretningen i forhold til vulkanen.

»Fundene blev bekræftet af lokale målinger, hvilket viser, hvor effektiv OCO-2 er,« fortæller Annmarie Eldering.

El Niño ændrer ved klodens CO₂-optag

To af de fem studier har desuden undersøgt, hvordan El Niño bidrager til ændringer i klodens evne til at optage CO₂.

Det ene studie viser blandt andet, at El Niño var medvirkende til, at der blev udledt 2,5 gigaton mere CO₂ i atmosfæren i 2015 end i 2011.

Årsagerne til den øgede CO₂-udledning var forskellige i Afrika, Asien og Sydamerika.

I Asien blev der brændt en masse skove ned, hvilket gav øget CO₂-udledning.
I Afrika var temperaturerne højere, hvilket også gav øget CO₂-udledning
I Sydamerika bidrog mindre nedbør til øget CO₂-udledning.

De to sidste er kendetegnende ved El Niño.

Desuden hæfter forskerne sig ved, at der i fremtiden vil komme både mindre nedbør og højere temperaturer i de selvsamme områder, og derfor vil Afrika og Sydamerikas muligheder for at optage menneskeskabt CO₂-udledning blive mindre.

Det andet El Niño-studie viser, at vejrfænomenet desuden ændrede på havets CO₂-optag i den efterfølgende vinter.

Klimaforandringer kan ændre på planters CO₂-optag

Endelig viser det sidste studie, at man kan bruge data fra OCO-2 til at kvantificere fotosyntese og dannelsen af plantemateriale på Jorden – altså hvor meget planter vokser, og hvor meget CO₂ de kan tage ud af atmosfæren.

Det studie ser Kim Pilegaard som det mest interessante, da det ligger på linje med den forskning, som han selv laver.

Forskerne fra DTU har eksempelvis kontinuerligt målt CO₂-optaget i en skov i 21 år.

»Vegetation binder omkring en tredjedel af den CO₂, som vi mennesker udleder. Derfor er det interessant at finde ud af, om planternes evne til at binde CO₂ ændrer sig, efterhånden som der kommer mere CO₂ i atmosfæren, eller klimaet ændrer sig,« fortæller Kim Pilegaard, der ser satellitmålinger som et godt supplement til DTU’s egne landmålinger.