• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • GeoCarb – en ny syn på kol över Amerika

    Konstnärs illustration av ett koncept för NASA:s GeoCarb-uppdrag, som kommer att kartlägga koncentrationer av viktiga kolgaser ovanför Amerika från geostationär omloppsbana. Kredit:NASA/Lockheed Martin/University of Oklahoma

    Ett nytt NASA-jordvetenskapligt uppdrag i de tidiga stadierna av design kan uppnå ett transformerande framsteg i vår förståelse av den globala kolcykeln genom att kartlägga koncentrationer av viktiga kolgaser från en ny utsiktspunkt:geostationär omloppsbana. Satelliter i geostationär bana färdas med samma hastighet som jordens rotation, så att de hela tiden kan förbli över samma plats på jordens yta.

    Geostationary Carbon Observatory (GeoCarb), mål för lansering i början av 2020-talet, kommer att bygga vidare på framgången med NASA:s Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2) uppdrag genom att placera ett liknande instrument på en kommersiell SES-Government Solutions kommunikationssatellit som flyger i geostationär omloppsbana. Dess longitud kommer att tillåta "vägg-till-vägg"-observationer över Amerika mellan 55 grader nordlig och sydlig latitud - från den södra spetsen av Hudson Bay till den sydliga spetsen av Sydamerika. Uppflugen 22, 236 miles (35, 800 kilometer) ovanför Amerika, GeoCarb kommer att samla in 10 miljoner dagliga observationer av koncentrationerna av koldioxid, metan, kolmonoxid och solinducerad fluorescens (SIF) vid en rumslig upplösning på cirka 3 till 6 miles (5 till 10 kilometer).

    Mängden och fördelningen av kolhaltiga gaser i atmosfären bestäms av både utbytet av kol mellan jordens landområden, haven och atmosfären, och deras transport med rådande vindar. Dessa utbyten förstås bäst genom att göra frekventa, tätt placerade observationer. Medan satelliter är solsynkrona, polära låga jordbanor som OCO-2 ger global täckning, de har långa återbesökstider, stora luckor i täckningen, och alltid titta på landskapet vid samma tid på dagen. Eftersom vädret påverkar ekosystemen på tidsskalor från dagar till veckor, polära satelliter som kretsar runt kan missa dessa förändringar och hur de kopplar samman med levande organismers aktiviteter – information som är avgörande för att utveckla bättre modeller av jordsystemets processer.

    "GeoCarb kommer att komplettera mätningar av OCO-2 och andra satelliter i låg omloppsbana om jorden genom att fylla i dataluckor i både tid och rum, " sa chefsutredare Berrien Moore vid University of Oklahoma i Norman. "Det kommer att vara mer av ett regionalt kartläggningsuppdrag än ett globalt provtagningsuppdrag."

    Moore sa att precis som geostationära vädersatelliter kan sitta och stirra på stormar och kartlägga dem, GeoCarb låter oss se hur olika vädermönster påverkar koldioxid- och metankoncentrationerna. "Det är kraften en geostationär bana ger, " sade han. "Data från OCO-2 har redan visat att storskaliga vädermönster som El Niño och La Niña påverkar det storskaliga mönstret av atmosfäriska koldioxidkoncentrationer, och det är oerhört viktigt."

    GeoCarb kommer att ta upp ett antal obesvarade frågor inom kolcykelvetenskap, med fokus på Amerika. Till exempel, i vilken utsträckning tar Amazonas bassängen bort koldioxid från atmosfären och lagrar den i skogarna, och är uppskattningar av metanutsläpp över det kontinentala USA underskattade?

    GeoCarb kommer också att vara den första amerikanska satelliten som mäter metan nära jordens yta, information som kommer att vara användbar för energibranschen. Metanläckage från naturgasproduktion kostar den amerikanska industrin mellan 5 och 10 miljarder dollar per år.

    Som OCO-2, GeoCarbs syrespektralband, som behövs för att omvandla mängder av kolgaser till koncentrationer, kommer också att mäta SIF. Detta svaga sken, emitteras av klorofyllmolekylerna i växternas blad, är en indikator på att fotosyntes – den process genom vilken växter omvandlar solljus till kemisk energi och fångar upp kol från atmosfären – pågår. GeoCarb kommer att göra dagligen, nära vägg-till-vägg-mätningar av SIF under alla väderförhållanden, tillåta forskare och andra att spåra effekterna av torka på fotosyntesen i skogar, grödor och gräsmarker.

    GeoCarb står på grunden satt av OCO-2, som byggdes av NASA:s Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Kalifornien. Som OCO-2, GeoCarb använder en gitterspektrometer, men lägger till ett fjärde spektralband för att mäta kolmonoxid och metan. Den kommer att använda samma detektorteknik, algoritmer och kalibreringstekniker som OCO-2.

    "Vi skulle aldrig kunna göra GeoCarb utan OCO-2, " sa Moore. "När vi designade vårt instrument sa vi, låt oss göra OCO, men i geostationär bana. Vi bygger vidare på JPL:s arbete med att designa och bygga OCO-2 och bearbeta dess data. Faktiskt, många medlemmar i vårt vetenskapsteam arbetar också med OCO-2-uppdraget."

    GeoCarb-instrumentet ser reflekterat ljus från jorden genom en smal slits. När slitsen projiceras på jordens yta, den ser ett område som mäter cirka 1, 740 miles (2, 800 kilometer) från norr till söder och cirka 3,7 miles (6 kilometer) från öst till väst. I jämförelse, OCO-2:s sträng är cirka 6,2 miles (10 kilometer) bred. GeoCarb stirrar på det området i cirka 4-1/2 sekund, sedan flyttas slitsen en halv slitsbredd—1,9 mil, eller 3 kilometer – västerut, möjliggör dubbelprovtagning. Med denna teknik, GeoCarb kan skanna hela det kontinentala USA på cirka 2-1/4 timmar, och från Brasilien till Sydamerikas västkust på cirka 2-3/4 timmar. Den är inte designad för att observera haven, eftersom reflektionsförmågan över haven är för låg för att ge användbara data.

    GeoCarbs exakta orbital slot kommer att tilldelas av SES-Government Solutions. En lucka längre västerut kommer att gynna amerikanska observationer över Sydamerika, och vice versa för en lucka längre österut. I framtiden, Moore säger att ytterligare två till tre GeoCarb-liknande instrument placerade i geostationär omloppsbana på olika longituder kan ge nästan global täckning av jordens terrestra landskap utanför polerna.

    Moore säger GeoCarb och TEMPO, ett annat NASA-atmosfärskemi/luftkvalitetsuppdrag som för närvarande är under utveckling, fungerar som vägfinnare för geostationära, kommersiellt anordnade NASA jordobservationsuppdrag. "Om vi ​​kan lösa de juridiska och praktiska dagliga frågorna, Jag kan se dessa uppdrag förändra geovetenskapens ansikte från rymden. Du behöver inte betala för en separat rymdfarkost eller bärraket. Du köper i princip lägenhetsutrymme på ett rymdskepp och betalar för datanedlänk. Framtiden här är mycket spännande."


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com