Monitorowanie gazów cieplarnianych - Greenhouse gas monitoring

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

Monitorowanie gazów cieplarnianych jest bezpośredni pomiar od emisji gazów cieplarnianych i poziomów. Istnieje kilka różnych metod pomiaru stężenia dwutlenku węgla w atmosferze , w tym analiza w podczerwieni i manometria . Metan i podtlenek azotu są mierzone innymi przyrządami. Gazy cieplarniane są mierzone z kosmosu, np. przez Orbiting Carbon Observatory i sieci stacji naziemnych, takich jak Integrated Carbon Observation System .

Metodologia

Monitorowanie dwutlenku węgla

Manometria

Manometria jest kluczowym narzędziem do pomiaru atmosferycznego dwutlenku węgla poprzez pomiar objętości, temperatury i ciśnienia określonej ilości suchego powietrza. Próbkę powietrza suszy się, przepuszczając ją przez wiele pułapek na suchy lód, a następnie zbierając ją w pięciolitrowym naczyniu. Temperaturę mierzy się termometrem, a ciśnienie oblicza się za pomocą manometrii . Następnie dodawany jest ciekły azot , co powoduje kondensację dwutlenku węgla i staje się mierzalny objętościowo. W tych warunkach ciśnieniowych równanie gazu doskonałego ma dokładność do 0,3%.

Analizator gazów na podczerwień

Analizatory podczerwieni były używane w Obserwatorium Mauna Loa i Scripps Institution of Oceanography w latach 1958-2006. Analizatory IR działają na zasadzie pompowania nieznanej próbki suchego powietrza przez komorę o długości 40 cm. Ogniwo referencyjne zawiera suche powietrze wolne od dwutlenku węgla . Świecące włókno 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 komórkę odniesienia, niż promieniowania przechodzącego przez komórkę próbki. Dane są zbierane na rejestratorze paskowym. Stężenie dwutlenku węgla w próbce określa się ilościowo przez kalibrację za pomocą standardowego gazu o znanej zawartości dwutlenku węgla .

Miareczkowanie

Miareczkowanie to kolejna metoda pomiaru atmosferycznego dwutlenku węgla , którą po raz pierwszy zastosowała grupa skandynawska w 15 różnych stacjach naziemnych. Zaczęli przepuszczać 100,0 ml próbki powietrza przez roztwór wodorotlenku baru zawierający wskaźnik krezoloftaleiny .

Monitorowanie metanu

Lidar absorpcji różnicowej

Lider absorpcji różnicowej w podczerwieni (DIAL) z rozdzielczością zakresu służy do pomiaru emisji metanu z różnych źródeł, w tym z czynnych i zamkniętych składowisk odpadów. TARCZA wykonuje pionowe skanowanie powyżej metanu źródeł, a następnie rozdziela przestrzennie skanowania dokładnego pomiaru emisji metanu z poszczególnych źródeł. Pomiar emisji metanu jest kluczowym aspektem badań nad zmianą klimatu , ponieważ metan jest jednym z najbardziej wpływowych gatunków węglowodorów gazowych .

Monitorowanie podtlenku azotu

Eksperyment z chemią atmosfery – spektrometr z transformacją Fouriera (ACE-FTS)

Podtlenek azotu jest jednym z najważniejszych antropogenicznych gazów niszczących warstwę ozonową w atmosferze. Jest uwalniany do atmosfery głównie przez naturalne źródła, takie jak gleba i skały, a także przez procesy antropogeniczne , takie jak rolnictwo. Atmosferyczny podtlenek azotu powstaje również w atmosferze jako produkt reakcji między azotem a elektronicznie wzbudzonym ozonem w dolnej termosferze .

Eksperyment z chemii atmosfery – spektrometr z transformacją Fouriera ( ACE-FTS ) jest narzędziem używanym do pomiaru stężenia podtlenku azotu w górnej i dolnej troposferze . Ten instrument, który jest podłączony do kanadyjskiego satelity SCISAT , wykazał, że podtlenek azotu jest obecny w całej atmosferze przez wszystkie pory roku, głównie z powodu wytrącania cząstek energetycznych. Pomiary wykonane przez przyrząd pokazują, że różne reakcje tworzą podtlenek azotu w dolnej termosferze niż w środkowej i górnej mezosferze . ACE-FTS jest kluczowym zasobem w przewidywaniu przyszłej wyczerpywania ozonu w górnej stratosferze, porównując różne sposoby, w którym tlenek azotu jest uwalniany do atmosfery.

Monitoring satelitarny

Orbitujące Obserwatorium Węgla (OCO, OCO-2, OCO-3)

Orbicie obserwatorium Carbon (OCO) został po raz pierwszy uruchomiony w lutym 2009 roku, ale została utracona z powodu awarii startu. Satelitarna została ponownie uruchomiona w 2014 roku, tym razem o nazwie Obserwatorium-2 Carbon Orbicie , a przybliżony żywotność około dwóch lat. Urządzenie wykorzystuje spektrometry do wykonywania 24 pomiarów stężenia dwutlenku węgla w atmosferze ziemskiej na sekundę . Pomiary wykonane przez OCO-2 mogą być wykorzystane do globalnych modeli atmosferycznych i pozwolą naukowcom zlokalizować źródła węgla, gdy dane zostaną sparowane z wzorcami wiatru . Orbitujące Obserwatorium Węglowe-3 jest gotowe do wystrzelenia w 2018 roku i stanie samotnie na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS).

Satelita obserwujący gazy cieplarniane (GOSat)

Główny artykuł: satelita obserwujący gazy cieplarniane

Satelitarne obserwacje zapewnia dokładne odczyty dwutlenku węgla i metanu gazowych stężeń dla celów krótkoterminowych i długoterminowych w celu wykrycia zmian w czasie. Celem tego satelity , wypuszczonego w styczniu 2009 roku, jest monitorowanie dwutlenku węgla i metanu w atmosferze oraz identyfikacja ich źródeł. GOSat to projekt trzech głównych podmiotów: Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), Ministerstwa Środowiska (MOE) oraz National Institute for Environmental Studies (NIES).

Stacje naziemne

Zintegrowany System Obserwacji Węgla (ICOS)

Zintegrowany System Obserwacji Węgla został utworzony w październiku 2015 r. w Helsinkach w Finlandii jako Konsorcjum Europejskiej Infrastruktury Badawczej (ERIC) . Głównym zadaniem ICOS jest stworzenie Infrastruktury Badawczej Zintegrowanego Systemu Obserwacji Węgla (ICOS RI), która ułatwi prowadzenie badań nad emisjami gazów cieplarnianych , pochłaniaczami i ich przyczynami. ICOS ERIC dąży do połączenia jej z innymi własne badania emisji gazów cieplarnianych badania produkować spójnych danych produktów oraz promowanie edukacji i innowacji .

Zobacz też

Linki zewnętrzne

Oczekuje się, że publiczny monitoring GHG Climate Trace od połowy 2021 r.

Bibliografia