Un satelit NASA care monitorizează CO2 dezvăluie funcționarea interioară a planetei noastre

Datorită unui satelit NASA care a cartografiat dioxidul de carbon cu efect de seră din atmosferă în detaliu fără precedent, oamenii de știință învață mult mai multe despre modul în care funcționează plantele și despre modul în care terenurile și oceanele suge și eliberează CO2. Aceste informații ne-ar putea ajuta să ne dăm seama cum lumea noastră va răspunde la încălzirea globală.
Noi cercetări arată că în perioada 2015-2016 El Niño, de exemplu, secetele, căldura și incendiile din zonele tropicale au determinat plantele și solul de pe cele trei continente să contribuie la cea mai mare creștere a dioxidului de carbon înregistrată. Plantele utilizează CO2 pentru a crește, iar acestea o suge din atmosferă. Dar în timpul acestui eveniment, datorită ploii mici și temperaturilor mai mari decât cele normale din America de Sud, Africa și Asia, unele plante nu au absorbit atât de mult CO2; alții au murit și s-au descompus mai repede, eliberând carbonul pe care l-au scos din aer. Comportamentul recent observat poate furniza indicii despre modul în care climatul în schimbare va crea noi sisteme de feedback care pot accelera încălzirea globală.

Satelitul OCO-2, lansat în 2014. Imagine: NASA / JPL-Caltech

Aceste constatări, publicate în unul din cele cinci studii care au ieșit astăzi Ştiinţă , reprezinta doar primul lot de descoperiri de la o misiune NASA lansata in 2014. Satelitul, numit Orbiting Observatory-2 sau OCO-2, este proiectat pentru a monitoriza dioxidul de carbon in atmosfera planetei noastre. Nivelurile de CO2 au crescut odată cu Revoluția Industrială din anii 1800 și deoarece CO2 este un gaz cu efect de seră care captează căldura, planeta noastră se încălzește. Astăzi continuăm să pompăm cantități uriașe de carbon prin arderea combustibililor fosili, dar aproximativ 25% din aceste emisii sunt absorbite de ocean, iar alte 25% sunt aspirați de plante. Lucrările de astăzi sunt începutul explicațiilor cu privire la modul în care este preluat acest carbon și dacă aceste procese vor dura, pe măsură ce lumea va continua să se încălzească.
“Există o mare incertitudine cu privire la ceea ce ar putea fi lumea în 100 de ani și înțelegerea mai multă a ceea ce vedem acum ne poate ajuta să anticipăm mai bine ceea ce are viitorul”, spune Annmarie în vârstă , om de știință adjunct pentru misiunea OCO-2 la Laboratorul de Propulsie cu Jet al NASA (JPL) și coautor al câtorva dintre studii.
Satelitul OCO-2 se apropie de Pământ de peste 14 ori pe zi, adunând aproximativ 100.000 de măsurători pe zi – inclusiv în zone care nu au fost observate cu mult înainte, cum ar fi mijlocul oceanului și pădurea tropicală din Amazon. Folosind aceste date, cercetătorii au pus împreună o hartă a concentrațiilor de CO2 pe planetă, pentru a vedea cum este absorbit și emis gazul și cum este dispersat în atmosferă.

Această hartă arată modul în care concentrațiile de CO2 din emisfera nordică se schimbă dramatic din sezon în sezon. Foto: A. Eldering și colab., Ştiinţă (2017)

O astfel de hartă, descrise într-unul din studii , arată modul în care emisfera nordică – unde sunt cele mai multe continente – este înghițită de dioxid de carbon în timpul iernii. Dar, odată cu primirea primăverii și reactivarea plantelor, concentrațiile iau un șuier. “Pentru mine, a fost ca și cum,” Wow! “, Spune Eldering. “Se pare că un monstru a luat o mușcătură din dioxidul de carbon din regiunile respective. Am fost uimit de cât de puternice sunt sistemele naturale. “Un alt studiu arată că satelitul OCO-2 poate fi folosit pentru a urmări emisiile de CO2 pe zone foarte mici, cum ar fi vulcani și orașe precum Los Angeles. Aceasta ar putea fi folosită nu numai pentru a înțelege mai bine poluarea orașelor, ci și pentru a anticipa când vulcanii vor erupe.
Pe măsură ce oamenii de știință continuă să treacă prin primii ani de date, iată câteva din concluziile lor majore până acum.
El Niño
Satelitul OCO-2 lansat în iulie 2014 , chiar înainte de începutul unuia dintre cele mai puternice El Niños vreodată. “A fost doar noroc”, spune Scott Denning , profesor de științe atmosferice la Universitatea de Stat din Colorado, care nu a fost implicat în cercetare. El Niño este un model climatic recurent care aduce ape calde în Oceanul Pacific tropical, afectând vremea pe tot globul. Și primul El Niño, satelitul observat, a fost o doozy.
“A fost doar noroc.”
O cantitate suplimentară de 2,5 gigați de CO2 a fost eliberată în aer în comparație cu anul 2011, când condițiile erau normale, unul dintre Ştiinţă hârtii raportat. Carbonul în plus, aproximativ 25 de milioane de statui de libertate în valoare de masă, provenea din zone tropicale din America de Sud, Africa și Asia – unde plantele au reacționat diferit. În America de Sud, creșterea plantelor a fost împiedicată de secetă, determinându-le să aspire mai puțin CO2 decât de obicei. În Africa, căldura a determinat plantele moarte să se descompună mai rapid, eliberând cantități mari de CO2. Iar în Asia, seceta și căldura au provocat incendii forestiere, care au pompat și cantități uriașe de carbon în aer.
Într-un alt studiu , cercetătorii au analizat modul în care același El Niño a afectat oceanul. Desi oceanele lumii sugeau in jur de 25% din emisiile de CO2, oceanele diferite se comporta diferit: in timp ce Atlanticul de Nord absoarbe CO2, Pacificul tropical elibereaza de obicei CO2, spune co-autor al studiului Abhishek Chatterjee , un om de stiinta de la Universitatea Space Research Association, care lucreaza la NASA Goddard. Asta pentru că vânturile puternice care suflă dinspre est spre vest, în Pacific, transportă la suprafață apă adâncă în ocean, bogată în CO2. De acolo, o parte din acel CO2 este scurs în atmosferă.

Dar în timpul lui El Niño, aceste vânturi slăbesc, aducând mai puțin CO2 la suprafață. Asta înseamnă că mai puțin carbon este dispersat în aer. Dar cât de puțin? Rata la care a scurs CO2 din Pacific tropical a scăzut cu 54% între martie și iulie 2015, în primele luni ale lui El Niño, Chatterjee și colegii săi găsiți. Concentrațiile de CO2 au explodat atunci când plantele din America de Sud, Africa și Asia au emis cantități uriașe de carbon, așa cum este descris în alte Ştiinţă hârtie .
“Aceasta este o premiera pentru comunitatea ciclicilor de carbon”, spune Chatterjee. Oamenii de știință s-au întrebat de mult timp exact ce fluctuează CO2 în timpul lui El Niños, ce roluri joacă pământul și oceanul, iar aceste documente oferă în sfârșit câteva răspunsuri la aceste întrebări. “Observațiile de la OCO-2 au rezolvat acest puzzle științific critic”, spune Chatterjee.
Vulcanii și orașele
Satelitul OCO-2 face astfel de măsurători de înaltă rezoluție încât cercetătorii să poată privi concentrațiile de CO2 pe zone foarte mici, cum ar fi un oraș sau un vulcan. De exemplu, dioxidul de carbon din Los Angeles a fost mai mare în timpul iernii, când plantele absorb mai puțin CO2 și mai multe plante mor decât în ​​vară, potrivit unul dintre Ştiinţă studiu . De asemenea, a fost mai mare în zonele urbane, unde există mai multe mașini și emisii de centrale decât în ​​zonele suburbane, spune autorul principal Florian Schwandner , un geochimist analitic la JPL. Constatările arată că satelitul OCO-2 poate scana rapid orașele pentru poluare, completând măsurătorile la sol.

Vulcanul Yasur din Vanuatu, în 2006. Fotografie: Wikimedia Commons

Satelitul OCO-2 poate fi folosit și pentru monitorizarea vulcanilor activi, cum ar fi vulcanul Yasur din Vanuatu, care răsfrânge constant un pământ bogat în CO2. Măsurătorile sugerează că Yasur pompează 41,6 kilotone de CO2 pe zi. Când un vulcan emană CO2, înseamnă că noi șarje de magmă se îndreaptă spre suprafață – un semn de neliniște. Deci, această tehnică nouă ar putea fi utilizată pentru a anticipa erupțiile vulcanice, spune Schwandner. “Nu putem opri un vulcan, dar putem evacua oamenii”, spune el. “Și mai devreme vom obține capetele cu atât mai bine.”
Fotosinteză
Satelitul OCO-2 poate detecta, de asemenea, când plantele folosesc energia solară pentru a crește, proces cunoscut sub numele de fotosinteză. În timpul fotosintezei, plantele emite o cantitate mică din acea energie înapoi în atmosferă, efectiv stralucind. Această strălucire este invizibilă cu ochiul liber, dar nu și pentru satelitul OCO-2, care o măsoară la o rezoluție mult mai mare decât sateliții anteriori, cum ar fi Instrumentul de monitorizare globală a ozonului 2 al NASA, potrivit unui alt studiu publicat în Ştiinţă .
“Este un fel de dublu”.
Detectarea fotosintezei este cheia pentru a înțelege dacă plantele absorb CO2. Aceste măsurători au fost utilizate în una dintre cele două lucrări El Niño , pentru a descoperi că în perioada 2015-2016 El Niño, plantele din America de Sud nu au absorbit atât de mult carbon. În viitor, aceste observații la nivel mondial privind fotosinteza pot fi folosite pentru a îmbunătăți previziunile privind modul în care culturile productive vor fi în viitor, pe măsură ce lumea se încălzește, spune Eldering.
Toate aceste observații au un singur scop principal: de a ne ajuta să înțelegem mai bine planeta în care trăim și cum se va schimba în viitor. Monitorizarea emisiilor de CO2 poate ajuta la distrugerea misterului. “CO2 afectează schimbările climatice, dar și schimbările climatice afectează CO2”, spune Denning. “Este un fel de dublu”.

Comments are closed