NASA is klaar om een ​​nieuw ruimte-instrument te lanceren dat het uitkijkpunt van het internationale ruimtestation zal gebruiken om de koolstofcyclus van de aarde te volgen. Een vervolg op de nog steeds actieve OCO-2-missie, OCO-3 zal niet alleen een nieuw gezichtspunt brengen, maar ook nieuwe technieken en nieuwe technologieën voor NASA's kooldioxide-observaties. Waarom lanceren we een nieuw koolstofobservatorium? Lees verder.

Waarom kooldioxide?

Kooldioxide (CO ₂ ) van nature in en uit de lucht van planten en dieren, de oceaan, en landen, waarbij de cyclus op de lange termijn in balans blijft. CO ₂ toegevoegd aan de atmosfeer door menselijke activiteiten in de afgelopen 250 jaar heeft de hoeveelheid gas die in de atmosfeer achterblijft vergroot. Dit extra gas houdt warmte vast door het broeikaseffect, resulterend in een opwarming van het klimaat. NASA en andere wetenschappelijke instellingen houden deze en andere atmosferische veranderingen nauwlettend in de gaten en de manier waarop de aarde erop reageert, voortdurend proberen onze waarnemingen te verbeteren. OCO-3 is de nieuwste toevoeging aan de wereldwijde ruimtevaartvloot die dit kritieke broeikasgas observeert. OCO-3 is gebouwd door een duplicaatversie van OCO-2 aan te passen, oorspronkelijk gebouwd als een "flight spare - een exacte kopie die een missie bouwt voor het geval er een probleem is met het originele instrument. Zo zal OCO-3 een dataset uitbreiden en verbeteren die zijn waarde al heeft bewezen.

Waarom het ruimtestation?

Het ruimtestation cirkelt rond de aarde tussen 52 graden noorderbreedte en 52 graden zuiderbreedte - ongeveer de breedtegraden van Londen en Patagonië. De overgrote meerderheid van de steden en landbouwgronden op aarde, verantwoordelijk voor het grootste deel van de koolstofopname en -uitstoot van onze planeet, vallen binnen deze zone. Waar de polaire baan van OCO-2 het over elke locatie op precies hetzelfde tijdstip van de dag voert, de baan van het ruimtestation plaatst OCO-3 boven elke locatie op een iets ander tijdstip in elke baan. Extern gemonteerd aan de onderkant van het ruimtestation, OCO-3 zal de eerste waarnemingen van zonsopgang tot zonsondergang verzamelen van variaties in koolstofdioxide vanuit de ruimte boven tropische en middelhoge breedtegraden, beter zicht op emissie- en absorptieprocessen. Bijvoorbeeld, de enorme koolstofvoorraden van het snel veranderende Amazone-regenwoud vormen een cruciaal onderdeel van de koolstofcyclus van de aarde, maar wanneer OCO-2 om ongeveer 13.30 uur over het bos vliegt, middagwolken hebben zich meestal opgebouwd, het gebied verbergen voor het zicht van het instrument. OCO-3 passeert de Amazone op elk moment van de dag, veel meer cloudvrije gegevens vastleggen.

Wat voor soort instrument is OCO-3?

Het is een spectrometer - in feite, drie spectrometers die één telescoop delen. Zoals radio's die op verschillende stations zijn afgestemd, de spectrometers zijn "afgestemd" om verschillende reeksen golflengten in het elektromagnetische spectrum waar te nemen. Elk atmosferisch gas absorbeert zonlicht op een specifieke reeks golflengten, en kooldioxide is geen uitzondering. Twee van de spectrometers van OCO-3 registreren twee reeksen golflengten waarbij de absorptie van kooldioxide sterk is; de derde registreert golflengten met sterke absorptie van zuurstof, die onderzoekers nodig hebben om het totale aantal moleculen te berekenen in het deel van de atmosfeer waar de meting is gedaan. Door de gegevens van de drie spectrometers te combineren, kunnen onderzoekers een CO2-meting krijgen die zo nauwkeurig is dat deze het verschil vastlegt tussen, bijvoorbeeld, 405 en 406 moleculen van het gas in elke 1 miljoen moleculen lucht.

Kan OCO-3 iets anders zien dan koolstof?

OCO-3 neemt een zeer zwakke gloed waar die planten uitstoten tijdens fotosynthese, zonne-geïnduceerde fluorescentie (SIF) genoemd. Dit licht is veel te zwak voor mensen om onder normale omstandigheden op te merken, maar het is de meest nauwkeurige indicator van fotosynthese die vanuit de ruimte kan worden gemeten. Naarmate het klimaat op aarde verandert, regenval en temperatuur veranderen de plantengroei over de hele wereld op manieren die de voedselzekerheid van de wereld kunnen beïnvloeden. Als we precies begrijpen wanneer fotosynthese plaatsvindt - hoe de seizoensgebonden opstart en sluiting veranderen op afgelegen locaties over de hele wereld - kan ons helpen ons voor te bereiden op de uitdagingen van de toekomst. OCO-3's SIF-meting zal dezelfde hoge resolutie hebben als OCO-2's, en het nieuwe instrument zal de mogelijkheid toevoegen om snel te draaien en zijn sensoren te richten op torens op de grond waar SIF lokaal wordt gecontroleerd, het verzamelen van gegevens op bijna dezelfde ruimtelijke schaal als deze torens, zodat de metingen ervan kunnen worden gevalideerd. Omdat fotosynthese een belangrijk onderdeel is van de wereldwijde koolstofcyclus, de SIF-gegevens vormen een aanvulling op de kooldioxidemetingen van OCO-3.

Wat is er nog meer nieuw?

OCO-3 zal een nieuwe techniek demonstreren om stedelijke koolstofemissies te meten, vulkaanuitbarstingen en andere lokale koolstofbronnen vanuit de ruimte. De oorsprong van koolstofdioxide kan per satelliet moeilijk te onderscheiden zijn, omdat het gas zich snel en gelijkmatig in de lucht vermengt. Bijvoorbeeld, we weten uit wereldwijde emissiegegevens dat meer dan 70 procent van de CO2-uitstoot door menselijke activiteiten afkomstig is van steden. De baan van OCO-2 produceert een lange reeks metingen die door een paar steden gaan, maar het is nog steeds een uitdaging om voldoende gedetailleerde satellietgegevens te verzamelen om onderscheid te maken tussen de eigen output van een stad en de CO2 die door luchtstromen de stad binnenstroomde, die mogelijk maanden geleden aan de andere kant van de wereld is uitgebracht. De nieuwe functie van OCO-3 heet 'snapshot-modus'. Deze scantechniek, mogelijk gemaakt door het vermogen van het instrument om snel te draaien en te wijzen, produceert een strak geweven deken van metingen over een gebied van ongeveer 50 bij 50 mijl (80 bij 80 kilometer) - ongeveer de grootte van het Los Angeles Basin.