欧洲研究人员正在开发一种微型仪器,可以精确测量来自城市和发电厂的二氧化碳。如果运行正常,该设备可以在2020年代末开始搭载小型卫星群飞行,从而有助于追踪温室气体排放量的每日波动。
历时三年,耗资300万欧元(合350万美元)的开发人员设想,它将补充更广泛的监测太空二氧化碳的工作,例如欧洲航天局提议的一套新的前哨地球观测卫星。如果获得批准,这些产品也可能会在2020年代后期上线。
当前有几颗卫星监测CO2排放,包括日本GOSAT,美国轨道碳观测站2(OCO-2)和中国TanSat。但是,它们都没有以跟踪全球条约的遵守为明确目标。
2015年,在签署限制温室气体排放的巴黎协定之前,欧盟委员会开始研究如何开发卫星来评估各国是否遵守其气候承诺。
新的小型传感器可以在其中发挥作用。法国图卢兹的空中客车防务与航天公司工程师劳尔·布鲁克·利松·塔蒂(Laure Brooker Lizon-Tati)说:“希望提高人为二氧化碳排放量的监测精度。”她负责协调名为“太空碳观测站”(SCARBO)的项目,该项目由八家欧洲公司和研究机构组成的财团开发。
小组科学家将在10月10日至11日在希腊哈尼亚举行的太空光学会议上描述最初的结果。
拟议的Sentinel卫星将精确测量世界各地的温室气体。但是他们将无法在感兴趣的地方(例如城市)进行每日测量。德国不来梅大学的遥感研究员Heinrich Bovensmann说:“他可能会在其中加入一系列微型SCARBO系统。”
SCARBO卫星每颗仅重50公斤,大约是OCO-2或TanSat重量的十分之一。估计有两打在一起可以每周工作一次,但可以每天飞越感兴趣的特定区域。他们可以一起监视碳排放的频繁变化,例如工业区的上午和下午的高峰。
但是首先,SCARBO科学家必须证明他们的计划是可行的。它的核心是一个微型光谱仪-“不再像张开的手”,它将检测下面空气中的CO2浓度。将光谱仪安装到小型卫星上需要缩小光学器件并开发用于分析二氧化碳浓度的新方法。博文斯曼说:“这是真正的挑战。”
科学家的目标是在2公里的分辨率下以小于百万分之一的精度测量CO2浓度,这与现在在轨的大型卫星收集的数据相比。法国格勒诺布尔阿尔卑斯大学的Etienne Le Coarer说:“希望证明该技术可以实现这些类型的测量。”该大学正在与Palaerasau的ONERA法国航空实验室一起建造该仪器。
位于加利福尼亚州帕萨迪纳市的NASA喷气推进实验室研究了类似的微型传感器概念,但是使用的是不同类型的光谱仪。
SCARBO科学家计划在2020年在研究飞机上测试他们的仪器。它将与荷兰制造的仪器一起飞行,以研究大气气溶胶,这是尝试测量温室气体时的主要误差来源。Lizon-Tati说,该测试将是首次同时测量气溶胶和二氧化碳以改善温室气体排放数据的质量。
Le Coarer说,SCARBO专注于二氧化碳监测,尽管它对于跟踪甲烷排放也很有用。已经采取了一些私人行动,以廉价的方式监测太空中的甲烷排放,包括自2016年以来一直在飞行的加拿大微卫星以及来自纽约市倡导组织环境保护基金会的计划中的小型卫星。
自然562,176-177(2018)