Monitorowanie gazów cieplarnianych

Stężenia w ppm głównych gazów cieplarnianych w latach 1978-2010.

Monitorowanie gazów cieplarnianych to bezpośredni pomiar emisji i poziomów gazów cieplarnianych . Istnieje kilka różnych metod pomiaru stężenia dwutlenku węgla w atmosferze , w tym analiza w podczerwieni i manometria . Metan i podtlenek azotu są mierzone za pomocą innych przyrządów. Gazy cieplarniane są mierzone z kosmosu , na przykład przez Orbiting Carbon Observatory i sieci stacji naziemnych, takich jak Zintegrowany system obserwacji węgla .

Metodologia

Monitorowanie dwutlenku węgla

Manometria

Manometria jest kluczowym narzędziem pomiarowym dla atmosferycznego dwutlenku węgla poprzez pomiar objętości, temperatury i ciśnienia określonej ilości suchego powietrza. Próbka powietrza jest suszona poprzez przepuszczanie jej przez wiele na suchy lód , a następnie zbieranie jej w pięciolitrowym naczyniu. Temperaturę mierzy się za pomocą termometru, a ciśnienie oblicza się za pomocą manometru . Następnie dodaje się ciekły azot , powodując kondensację dwutlenku węgla i jego objętość staje się mierzalna. Prawo gazu doskonałego ma dokładność do 0,3% w tych warunkach ciśnienia.

Analizator gazów na podczerwień

Analizatory podczerwieni były używane w Obserwatorium Mauna Loa i Scripps Institution of Oceanography w latach 1958-2006. Analizatory podczerwieni działają na zasadzie pompowania nieznanej próbki suchego powietrza przez komorę o długości 40 cm. Cela referencyjna zawiera suche dwutlenku węgla . Świecące nichromowe emituje szerokopasmowe promieniowanie podczerwone , które dzieli się na dwie wiązki i przechodzi przez komórki gazowe. Dwutlenek węgla pochłania część promieniowania , umożliwiając dotarcie do detektora większej ilości promieniowania, które przechodzi przez celę odniesienia, niż promieniowanie przechodzące przez celę próbki. Dane zbierane są na rejestratorze wykresów paskowych. Stężenie dwutlenku węgla w próbce oznacza się ilościowo przez kalibrację gazem wzorcowym o znanej zawartości dwutlenku węgla .

miareczkowanie

Miareczkowanie to kolejna metoda pomiaru atmosferycznego dwutlenku węgla , która została po raz pierwszy zastosowana przez skandynawską grupę na 15 różnych stacjach naziemnych. Zaczęli przepuszczać 100,0 ml próbki powietrza przez roztwór wodorotlenku baru zawierający krezolftaleinę jako wskaźnik.

Monitoring metanu

Lidar absorpcji różnicowej

Zakresowo rozdzielczy lidar absorpcji różnicowej w podczerwieni (DIAL) to sposób pomiaru emisji metanu z różnych źródeł, w tym czynnych i zamkniętych składowisk odpadów. DIAL wykonuje pionowe skany nad źródłami metanu , a następnie przestrzennie rozdziela skany, aby dokładnie zmierzyć emisje metanu z poszczególnych źródeł. Pomiar emisji metanu jest kluczowym aspektem badań nad zmianami klimatycznymi , ponieważ metan należy do gazowych węglowodorów o największym wpływie .

Monitorowanie podtlenku azotu

Eksperyment chemii atmosfery - spektrometr z transformacją Fouriera (ACE-FTS)

Podtlenek azotu jest jednym z najbardziej znanych antropogenicznych gazów zubożających warstwę ozonową w atmosferze. Jest uwalniany do atmosfery głównie ze źródeł naturalnych, takich jak gleba i skały, a także w wyniku procesów antropogenicznych , takich jak rolnictwo. Atmosferyczny podtlenek azotu jest również tworzony w atmosferze jako produkt reakcji między azotem i elektronicznie wzbudzanym ozonem w niższej termosferze .

Atmospheric Chemistry Experiment-Fourier Transform Spectrometer ( ACE-FTS ) jest narzędziem służącym do pomiaru stężenia podtlenku azotu w górnej i dolnej części troposfery . Ten instrument, który jest podłączony do kanadyjskiego satelity SCISAT , wykazał, że podtlenek azotu jest obecny w całej atmosferze podczas wszystkich pór roku, głównie z powodu wytrącania cząstek energetycznych. Pomiary wykonane przez instrument pokazują, że różne reakcje tworzą podtlenek azotu w niższej termosferze niż w środkowej i górnej części termosfery. mezosfera . ACE -FTS jest kluczowym zasobem w przewidywaniu przyszłego zubożenia warstwy ozonowej w górnej stratosferze poprzez porównanie różnych sposobów uwalniania podtlenku azotu do atmosfery.

Monitoring satelitarny

Orbitalne Obserwatorium Węglowe (OCO, OCO-2, OCO-3)

Orbitujące Obserwatorium Węglowe (OCO) zostało po raz pierwszy wystrzelone w lutym 2009 roku, ale zostało utracone z powodu niepowodzenia startu. Satelita został ponownie wystrzelony w 2014 roku, tym razem pod nazwą Orbiting Carbon Observatory - 2 , z szacowaną żywotnością na około dwa lata. Urządzenie wykorzystuje spektrometry do wykonania 24 pomiarów stężenia dwutlenku węgla w atmosferze ziemskiej na sekundę . Pomiary wykonane przez OCO-2 mogą być wykorzystane w globalnych modelach atmosferycznych i pozwolą naukowcom zlokalizować źródeł węgla , gdy jego dane są sparowane z wzorcami wiatru . Orbitujące Obserwatorium Węglowe-3 działa z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS).

Satelita do obserwacji gazów cieplarnianych (GOSat)

satelitarne zapewniają dokładne odczyty stężeń dwutlenku węgla i metanu do celów krótko- i długoterminowych w celu wykrycia zmian w czasie. Celem tego satelity , wystrzelonego w styczniu 2009 r., jest monitorowanie zarówno dwutlenku węgla , jak i metanu w atmosferze oraz identyfikacja ich źródeł. GOSat to projekt trzech głównych podmiotów: Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), Ministerstwa Środowiska (MOE) oraz Narodowy Instytut Badań nad Środowiskiem (NIES).

Stacje naziemne

Zintegrowany system obserwacji węgla (ICOS)

Zintegrowany System Obserwacji Węgla powstał w październiku 2015 r. w Helsinkach w Finlandii jako Konsorcjum Europejskiej Infrastruktury Badawczej (ERIC) . Głównym zadaniem ICOS jest utworzenie Zintegrowanej Infrastruktury Badawczej Systemu Obserwacji Węgla (ICOS RI), która ułatwia prowadzenie badań nad emisjami , pochłaniaczami i przyczynami emisji gazów cieplarnianych . ICOS ERIC stara się łączyć własne badania z innymi badaniami nad emisjami gazów cieplarnianych, aby tworzyć spójne dane i promować edukację i innowacja .

Zobacz też

Linki zewnętrzne

Climate Trace spodziewane od połowy 2021 r