这张地图显示了从2015年到2020年二氧化碳的平均净排放量和清除量,使用了美国宇航局OCO-2卫星测量的估计值。二氧化碳清除量超过排放量的国家显示为绿色凹陷,而排放量较高的国家显示为褐色或红色,似乎会从页面上弹出。Credit: NASA’s Scientific Visualization Studio
(神秘的地球uux.cn)据美国物理学家组织网(by Sally Younger, Jet Propulsion Laboratory):一个试点项目利用卫星测量估计了各个国家的二氧化碳排放量和清除量。
美国宇航局的一颗地球观测卫星已经帮助研究人员跟踪了世界上100多个国家的二氧化碳排放量。这个试点项目提供了一个强有力的新的视角,来观察这些国家排放的二氧化碳,以及这些国家境内的森林和其他吸收碳的“汇”从大气中吸收了多少二氧化碳。这些发现表明,当各国努力实现气候目标时,天基工具如何能够支持对地球的认识。
这项国际研究发表在《地球系统科学数据》上,由60多名研究人员进行,使用了美国宇航局轨道碳观测站-2 (OCO-2)任务的测量结果,以及一个基于表面的观测网络,来量化2015年至2020年大气二氧化碳浓度的增加和减少。使用这种基于测量(或“自上而下”)的方法,研究人员能够推断出二氧化碳排放和去除的平衡。
虽然OCO-2任务不是专门设计来估算单个国家的排放量的,但来自100多个国家的发现来得正是时候。第一次全球盘点——根据2015年巴黎协定的规定,评估世界在限制全球变暖方面的集体进展的过程——将于2023年进行。
“美国宇航局专注于提供应对现实世界气候挑战的地球科学数据,如帮助世界各国政府衡量其碳减排努力的影响,”位于华盛顿美国宇航局总部的美国宇航局地球科学部门主任卡伦·圣日耳曼说。“这是美国宇航局如何以满足用户需求的方式开发和加强碳排放测量工作的一个例子。”
传统的基于活动(或“自下而上”)的碳测量方法依赖于计算和估计所有经济部门(如交通和农业)的二氧化碳排放量。自下而上的碳清单对于评估减排努力的进展至关重要,但汇编碳清单需要大量资源、专业知识和相关活动范围的知识。
研究作者声称,这就是为什么通过自上而下的方法开发排放和清除数据库对缺乏传统资源进行清单开发的国家特别有帮助。事实上,科学家们的发现包括了至少在过去10年中没有报告排放量的50多个国家的数据。
这项研究通过跟踪化石燃料排放和生态系统(包括树木、灌木和土壤)中总碳“存量”的变化,提供了一个新的视角。这些数据对于跟踪与土地覆盖变化相关的二氧化碳波动特别有用。仅森林砍伐产生的排放就占了全球南部碳排放总量的很大一部分,包括拉丁美洲、亚洲、非洲和大洋洲地区。在世界其他地区,研究结果表明,通过改善土地管理和重新造林,大气碳浓度有所降低。
作者说,自下而上的方法来估计生态系统的二氧化碳排放量和清除量是必不可少的。然而,当缺乏数据或特定活动(如伐木)的净效应不完全为人所知时,这些方法容易受到不确定性的影响。
“我们自上而下的估计提供了对这些排放和清除的独立估计,所以尽管它们不能取代传统自下而上方法的详细过程理解,但我们可以检查这两种方法的一致性,”研究作者、法国气候与环境科学实验室的研究主任Philippe Ciais说。
追踪碳
这项研究提供了碳在地球陆地、海洋和大气中移动的复杂图像。
除了国家清单中说明的直接人类影响之外,一些不受管理的生态系统,如一些热带和北方森林——人类在那里的足迹最小——可以从大气中吸收碳,从而减少潜在的全球变暖。
“国家清单旨在跟踪管理政策如何影响二氧化碳的排放和清除,”该研究的作者、澳大利亚卧龙岗大学教授诺埃尔·克雷西说。“然而,大气并不关心二氧化碳是来自亚马逊的森林砍伐还是加拿大北极地区的野火。这两个过程都会增加大气中二氧化碳的浓度,并导致气候变化。因此,监测不受管理的生态系统的碳平衡并确定碳吸收的任何变化至关重要。”
展望未来,研究人员表示,他们的试点项目可以进一步完善,以了解各个国家的排放量是如何变化的。
“持续、高质量的观测对这些自上而下的估计至关重要,”主要作者、美国宇航局喷气推进实验室的科学家布伦丹·伯恩说。“随着《巴黎协定》的实施,OCO-2和地表站点的持续观测将使我们能够跟踪这些排放量和清除量的变化。未来的国际任务将提供全球二氧化碳浓度的扩展地图,这将使我们能够完善这些自上而下的估计,并对各国的排放量和清除量进行更精确的估计。"
OCO-2卫星于2014年发射,在三台类似相机的光谱仪的帮助下,绘制了自然和人为二氧化碳浓度的地图。这些设备被调整来探测二氧化碳独特的光谱或光信号。他们通过在给定的空气柱中吸收多少反射阳光来间接测量气体。