Bijna twee decennia van NASA-technologie-investeringen in lidar-systemen en zenders van twee micron hebben geresulteerd in een nieuwe mogelijkheid voor het op afstand meten van de koolstofdioxide (CO2) -niveaus in de atmosfeer van de aarde. NASA heeft een Integrated Path Differential Absorption (IPDA) Lidar ontwikkeld die hoogenergetische, dubbelpulslasers met hoge herhalingsfrequenties. Het compacte lidar-instrument is bedoeld om nauwkeurige, atmosferische CO2-kolommetingen met hoge resolutie vanaf een platform in de lucht. De laserpulsen kunnen worden afgestemd en vergrendeld in de buurt van de golflengte van 2,05 micron, een ideaal spectraal gebied voor CO2-detectie. Gescheiden door 150 microseconden, de eerste puls is afgestemd op een hoge CO2-absorptiegolflengte en de tweede puls op een lage absorptiegolflengte. Door de pulsen op een hard doel te richten, of aarde, het verschil tussen de retoursignalen correleert met de gemiddelde hoeveelheid CO2 in de kolom tussen het instrument en het doel.

Kooldioxide is een broeikasgas dat wordt beschouwd als een belangrijke bijdrage aan de opwarming van de aarde. Momenteel, satellieten die de CO2-niveaus van de aarde bewaken, maken gebruik van passieve meetinstrumenten. Een actief detectiesysteem zoals de IPDA Lidar heeft het potentieel om enkele van de beperkingen van passieve systemen te overwinnen om de nauwkeurigheid te bieden die nodig is om het CO2-profiel meer definitief op te lossen. De IPDA Lidar is bedoeld als opstap naar een uiteindelijke ruimtemissie voor actieve remote sensing van CO2, zoals de ASCENDS (Active Sensing of CO2 Emissions over Nights, dagen, en seizoenen) missieconcept. Aanbevolen door de National Research Council in zijn decenniumonderzoek van 2007, ASCENDS is bedoeld om een ​​beter begrip te vergemakkelijken van de rol die CO2 speelt in de wereldwijde koolstofcyclus. De nieuw ontwikkelde IPDA Lidar-technologie heeft het potentieel om op satellieten gebaseerde CO2-metingen te leveren die dag en nacht nauwkeurige CO2-metingen opleveren, hele jaar, op alle breedtegraden. Deze gegevens zullen helpen bij het identificeren van door de mens gegenereerde CO2-bronnen en -putten, klimaatmodellen en klimaatvoorspellingen verbeteren, en een beter begrip mogelijk te maken van het verband tussen klimaat en CO2-uitwisseling.

Meer dan 11 dagen in maart 2015, de gepulseerde 2-micron directe detectie IPDA Lidar voltooide 10 technische vluchten, in totaal ongeveer 27 uur, boven Virginia aan boord van het NASA B200 King Air-vliegtuig. De testvluchten vonden plaats over divers terrein met variërende reflectiviteit, en analyse toont aan dat de gemeten optische diepte voor kolomlengte binnen enkele procenten overeenkwam met de gemodelleerde waarde. De resultaten van de tests zijn positief en het instrument heeft waarschijnlijk de eerste proof-of-principle demonstratie van een in de lucht zwevende, directe detectie, twee micron CO2-meting. Momenteel, het projectteam werkt eraan om een ​​derde uitgezonden puls in het systeem op te nemen. Een drievoudig gepulseerd systeem zou gelijktijdige metingen van CO2 en waterdamp (H2O) in één compact instrument mogelijk maken.