Rozwój monitorowania antropogenicznych emisji CO2 wspiera naukę i tworzenie strategii
Precyzyjne monitorowanie antropogenicznych emisji CO2 jest obecnie jednym z kluczowych problemów dla badaczy klimatu. Trudność polega na oddzieleniu stosunkowo niewielkich i ciągłych emisji CO2 do atmosfery związanych ze spalaniem paliw kopalnych, co przyspiesza globalne ocieplenie, od znacznie większych, jednak wzajemnie kompensujących się przepływów między roślinami, oceanami i atmosferą. Zespół finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu CORSO(odnośnik otworzy się w nowym oknie) podjął to wyzwanie, opracowując dodatkowe rodzaje obserwacji i metody. Rezultatem projektu jest rozwój systemu monitorowania i weryfikacji antropogenicznych emisji CO2 (CO2MVS) w ramach usługi Copernicus Atmosphere Monitoring Service (CAMS).
Rozdzielanie emisji CO2 związanych z paliwami kopalnymi i naturalnych strumieni
„Dane z obserwacji satelitarnych dotyczące stężeń dwutlenku azotu i tlenku węgla w atmosferze, związków powiązanych z wybranymi procesami odpowiedzialnymi za emisje CO2, a jednocześnie zapewniających znacznie wyraźniejszy sygnał, zostały powiązane z emisjami CO2. To umożliwiło skuteczniejszą identyfikację i kwantyfikację źródeł CO2 związanych ze spalaniem paliw kopalnych”, wyjaśnia Richard Engelen, koordynator projektu z ramienia Europejskiego Centrum Prognoz Średnioterminowych(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (ECMWF). Zespół projektu CORSO porównał dane pośrednie dotyczące emisji CO2, a także dane z globalnej bazy danych emisji ze źródeł punktowych opracowanej w ramach projektu CoCO2 z danymi z obserwacji satelitarnych dotyczących stężeń NO2 i tlenku węgla. W ten sposób badacze potwierdzili zbieżność danych zawartych w bazie i danych z obserwacji, wskazując przy okazji szereg luk w bazie danych. Zespół poprawił błędne dane i uzupełnił brakujące lokalizacje elektrowni, zaktualizował wskaźniki emisji zależne od kraju i paliwa oraz dokonał przeglądu lokalizacji i mocy elektrowni spalających ropę naftową na Bliskim Wschodzie. „Projekt CORSO przyczynił się do identyfikacji miejsc wytwarzających najwięcej emisji w Afryce i Europie. Udało nam się dowieść, że obserwacje satelitarne tych miejsc mogą być wykorzystywane nie tylko w celu weryfikacji globalnych baz danych punktowych źródeł emisji, ale także do ich aktywnego uzupełniania”, dodaje Engelen. W ramach prac dotyczących roślinności, zespół projektu CORSO wykorzystał dane z obserwacji in situ i satelitarnych. Izotopy promieniotwórcze węgla występują w strumieniach CO2 emitowanych przez roślinność, jednak nie ma ich w emisjach związanych ze spalaniem paliw kopalnych. Co więcej, wskaźnik potencjalnego tlenu atmosferycznego odzwierciedla przede wszystkim emisje paliw kopalnych. Dokładność obserwacji naziemnych realizowanych z wysoką rozdzielczością czasową czasowej została potwierdzona za pomocą badań opartych na modelowaniu odwrotnym. Naukowcy przeanalizowali także obserwacje satelitarne wskaźników stanu roślinności i przepływu dwutlenku węgla między powierzchnią ziemi a atmosferą. Uwzględnili między innymi wilgotność gleby i fluorescencję indukowaną przez słońce, czyli światło emitowane przez rośliny podczas procesu wiązania węgla. Obecnie w usługach CAMS wdrażane są zarówno metody in situ, jak i satelitarne.
Rozwój systemu monitorowania CAMS
Zintegrowany System Prognozowania (IFS) Europejskiego Centrum Prognoz Średnioterminowych będzie stanowił podstawę globalnego systemu CAMS CO2MVS. Wyniki prac zrealizowanych w ramach projektu CORSO poprawią możliwości systemu w zakresie monitorowania emisji antropogenicznych. System IFS będzie gromadził obserwacje satelitarne dotyczące wilgotności gleby i fluorescencji indukowanej przez słońce w celu poprawy reprezentacji roślinności i strumieni węgla. Ulepszone współczynniki emisji równoległych i niepewność dotycząca emisji związanych z paliwami kopalnymi poprawiają prognozy IFS dotyczące emisji CO2 związanych ze spalaniem.
Otwarte dane na potrzeby nauki i strategii
„Szacowanie antropogenicznych emisji CO2 na podstawie obserwacji stężeń atmosferycznych jest trudne. Nasz zespół połączył ze sobą wiele dodatkowych źródeł danych, wykazując tym samym możliwość wykorzystania ich w celu odróżniania emisji związanych ze spalaniem paliw kopalnych od naturalnych strumieni dwutlenku węgla”, podsumowuje Engelen. Poza rozwojem usług CAMS CO2MVS, rezultaty projektu CORSO znalazły uznanie wśród szeroko pojętej społeczności naukowej pracującej nad lepszym zrozumieniem obiegu węgla. Są one również istotne dla decydentów, którzy oczekują dostępu do wiarygodnych, weryfikowalnych danych dotyczących emisji w skali kraju i miast. Dane, modele i rezultaty projektu pozostaną dostępne zarówno za pośrednictwem strony internetowej projektu, jak i portalu Zenodo przez następne cztery lata. To pozwoli zagwarantować, że prace dotyczące jednego z najważniejszych wyzwań związanych z monitorowaniem klimatu pozostaną dostępne zarówno dla naukowców, jak i decydentów.
