《地球系統(tǒng)科學數(shù)據(jù)》：美國宇航局太空任務(wù)盤點各國二氧化碳排放量 _地球

這張地圖顯示了從2015年到2020年二氧化碳的平均凈排放量和清除量，使用了美國宇航局OCO-2衛(wèi)星測量的估計值。二氧化碳清除量超過排放量的國家顯示為綠色凹陷，而排放量較高的國家顯示為褐色或紅色，似乎會從頁面上彈出。Credit: NASA’s Scientific Visualization Studio
據(jù)美國物理學家組織網(wǎng)（by Sally Younger, Jet Propulsion Laboratory）：一個試點項目利用衛(wèi)星測量估計了各個國家的二氧化碳排放量和清除量。
美國宇航局的一顆地球觀測衛(wèi)星已經(jīng)幫助研究人員跟蹤了世界上100多個國家的二氧化碳排放量。這個試點項目提供了一個強有力的新的視角，來觀察這些國家排放的二氧化碳，以及這些國家境內(nèi)的森林和其他吸收碳的“匯”從大氣中吸收了多少二氧化碳。這些發(fā)現(xiàn)表明，當各國努力實現(xiàn)氣候目標時，天基工具如何能夠支持對地球的認識。
這項國際研究發(fā)表在《地球系統(tǒng)科學數(shù)據(jù)》上，由60多名研究人員進行，使用了美國宇航局軌道碳觀測站-2 (OCO-2)任務(wù)的測量結(jié)果，以及一個基于表面的觀測網(wǎng)絡(luò)，來量化2015年至2020年大氣二氧化碳濃度的增加和減少。使用這種基于測量(或“自上而下”)的方法，研究人員能夠推斷出二氧化碳排放和去除的平衡。
雖然OCO-2任務(wù)不是專門設(shè)計來估算單個國家的排放量的，但來自100多個國家的發(fā)現(xiàn)來得正是時候。第一次全球盤點——根據(jù)2015年巴黎協(xié)定的規(guī)定，評估世界在限制全球變暖方面的集體進展的過程——將于2023年進行。
“美國宇航局專注于提供應(yīng)對現(xiàn)實世界氣候挑戰(zhàn)的地球科學數(shù)據(jù)，如幫助世界各國政府衡量其碳減排努力的影響， ”位于華盛頓美國宇航局總部的美國宇航局地球科學部門主任卡倫·圣日耳曼說。“這是美國宇航局如何以滿足用戶需求的方式開發(fā)和加強碳排放測量工作的一個例子。”
傳統(tǒng)的基于活動(或“自下而上”)的碳測量方法依賴于計算和估計所有經(jīng)濟部門(如交通和農(nóng)業(yè))的二氧化碳排放量。自下而上的碳清單對于評估減排努力的進展至關(guān)重要，但匯編碳清單需要大量資源、專業(yè)知識和相關(guān)活動范圍的知識。
研究作者聲稱，這就是為什么通過自上而下的方法開發(fā)排放和清除數(shù)據(jù)庫對缺乏傳統(tǒng)資源進行清單開發(fā)的國家特別有幫助。事實上，科學家們的發(fā)現(xiàn)包括了至少在過去10年中沒有報告排放量的50多個國家的數(shù)據(jù) 。
這項研究通過跟蹤化石燃料排放和生態(tài)系統(tǒng)(包括樹木、灌木和土壤)中總碳“存量”的變化，提供了一個新的視角。這些數(shù)據(jù)對于跟蹤與土地覆蓋變化相關(guān)的二氧化碳波動特別有用。僅森林砍伐產(chǎn)生的排放就占了全球南部碳排放總量的很大一部分，包括拉丁美洲、亞洲、非洲和大洋洲地區(qū) 。在世界其他地區(qū)，研究結(jié)果表明，通過改善土地管理和重新造林，大氣碳濃度有所降低。
作者說，自下而上的方法來估計生態(tài)系統(tǒng)的二氧化碳排放量和清除量是必不可少的。然而，當缺乏數(shù)據(jù)或特定活動(如伐木)的凈效應(yīng)不完全為人所知時，這些方法容易受到不確定性的影響。
“我們自上而下的估計提供了對這些排放和清除的獨立估計，所以盡管它們不能取代傳統(tǒng)自下而上方法的詳細過程理解，但我們可以檢查這兩種方法的一致性，”研究作者、法國氣候與環(huán)境科學實驗室的研究主任Philippe Ciais說。
追蹤碳
這項研究提供了碳在地球陸地、海洋和大氣中移動的復(fù)雜圖像。
除了國家清單中說明的直接人類影響之外，一些不受管理的生態(tài)系統(tǒng)，如一些熱帶和北方森林——人類在那里的足跡最小——可以從大氣中吸收碳，從而減少潛在的全球變暖。
“國家清單旨在跟蹤管理政策如何影響二氧化碳的排放和清除，”該研究的作者、澳大利亞臥龍崗大學教授諾埃爾·克雷西說。“然而，大氣并不關(guān)心二氧化碳是來自亞馬遜的森林砍伐還是加拿大北極地區(qū)的野火。這兩個過程都會增加大氣中二氧化碳的濃度，并導致氣候變化。因此，監(jiān)測不受管理的生態(tài)系統(tǒng)的碳平衡并確定碳吸收的任何變化至關(guān)重要。”
展望未來，研究人員表示，他們的試點項目可以進一步完善，以了解各個國家的排放量是如何變化的。
“持續(xù)、高質(zhì)量的觀測對這些自上而下的估計至關(guān)重要，”主要作者、美國宇航局噴氣推進實驗室的科學家布倫丹·伯恩說。“隨著《巴黎協(xié)定》的實施，OCO-2和地表站點的持續(xù)觀測將使我們能夠跟蹤這些排放量和清除量的變化。未來的國際任務(wù)將提供全球二氧化碳濃度的擴展地圖，這將使我們能夠完善這些自上而下的估計，并對各國的排放量和清除量進行更精確的估計。"
OCO-2衛(wèi)星于2014年發(fā)射，在三臺類似相機的光譜儀的幫助下，繪制了自然和人為二氧化碳濃度的地圖。這些設(shè)備被調(diào)整來探測二氧化碳獨特的光譜或光信號。他們通過在給定的空氣柱中吸收多少反射陽光來間接測量氣體。