Een nieuwe studie onder leiding van een team van onderzoekers van de Universiteit van Minnesota levert de eerste wereldwijde satellietmetingen op van een van de belangrijkste chemicaliën die de atmosfeer van de aarde beïnvloeden.

Isopreen is een natuurlijke koolwaterstof die door planten en bomen in grote hoeveelheden - ongeveer 500 miljard kg per jaar - in de atmosfeer wordt uitgestoten. Isopreen is chemisch reactief, en eenmaal in de atmosfeer combineert het met door de mens veroorzaakte verontreinigende stoffen om de luchtkwaliteit nadelig te beïnvloeden. Isopreen reageert ook met het belangrijkste atmosferische oxidatiemiddel - OH-radicalen genaamd - en vermindert daarom het vermogen van de atmosfeer om zichzelf te wassen van verontreinigende stoffen en broeikasgassen.

Wetenschappers kijken naar atmosferische modellen om de huidige en toekomstige atmosferische samenstelling en luchtkwaliteit te voorspellen, evenals om het vermogen van de atmosfeer om broeikasgassen en luchtverontreinigende stoffen te verwijderen te diagnosticeren. Maar de isopreenemissiesnelheden zijn zeer onzeker vanwege de schaarse metingen op de grond, en wetenschappers zijn ook niet zeker van de mate waarin isopreen de overvloed aan OH-radicalen in de atmosfeer onderdrukt of in stand houdt.

Nutsvoorzieningen, onderzoekers hebben de allereerste wereldwijde metingen van isopreen vanuit de ruimte ontwikkeld. Met behulp van waarnemingen van de Cross-track Infrared Sounder (CrIS) satellietsensor, onderzoekers ontwikkelden een ophaalmethode die machine learning gebruikt om de atmosferische concentratie van isopreen over verschillende delen van de wereld te bepalen. Ze combineerden deze metingen met atmosferische modellering om het huidige wetenschappelijke begrip van de wereldwijde isopreenemissies te testen en hoe isopreen de atmosferische oxidatie beïnvloedt. Het onderzoek wordt woensdag gepubliceerd, 9 september in het journaal Natuur .

"Isopreen is een van de belangrijkste aanjagers van de wereldwijde atmosferische chemie, " zei Dylan Millet, een professor in de U of M's afdeling Bodem, Water, en Klimaat. "Deze satellietmetingen bieden een nieuw inzicht in hoe de biosfeer en de atmosfeer van de aarde op elkaar inwerken."

Door de CrIS-isopreenmetingen te combineren met andere satellietgegevens, voor het eerst waren onderzoekers in staat om de overvloed aan OH vanuit de ruimte boven isopreenbronregio's te schatten. Deze waarnemingen ondersteunen recente laboratorium- en theoriegebaseerde bevindingen:isopreenemissies verlagen de atmosferische OH, maar lang niet zo sterk als oorspronkelijk werd aangenomen. Als resultaat, de atmosfeer behoudt een aanzienlijk vermogen om zichzelf van vervuiling te wassen, zelfs in de aanwezigheid van natuurlijke isopreenemissies. Door deze metingen te combineren met andere gegevens uit de ruimte, worden nieuwe deuren geopend om veranderingen in OH in de loop van de tijd te onderzoeken.

Dit onderzoek legt een basis voor meerjarige studies die de seizoens-tot-interjaarlijkse veranderingen in isopreen en hun impact op de mondiale atmosfeer onderzoeken. Informatie van deze nieuwe satellietmetingen kan ook worden gebruikt om de huidige atmosferische modellen te verbeteren, met als doel de luchtkwaliteit in een veranderend klimaat nauwkeuriger te voorspellen.

Onderzoekers onthulden dat:

• De satellietmetingen van isopreen laten dramatische overschattingen van het model boven Amazonië zien. Deze verschillen wijzen op een sterke behoefte aan een beter begrip van de tropische emissies van isopreen en andere reactieve chemicaliën.
• Boven zuidelijk Afrika, de CrIS-metingen onthullen een belangrijke isopreen-hotspot die ontbreekt in bottom-up voorspellingen. Dit wijst op de noodzaak van verder onderzoek naar isopreenbronnen in deze onderbelichte regio.

"Deze nieuwe satellietmetingen laten zien dat, terwijl ons begrip van isopreenchemie behoorlijk goed wordt, we moeten nog veel leren over hoe isopreenemissies variëren over de verschillende ecosystemen van de aarde, " zei Kelley Wells, een onderzoeker bij de afdeling Bodem, Water, en klimaat in het U of M's College of Food, Landbouw- en natuurlijke hulpbronnenwetenschappen.