Nästan två decennier av NASAs teknologiinvesteringar i lidarsystem och tvåmikronsändare har resulterat i en ny förmåga att fjärrmäta koldioxidnivåerna (CO2) i jordens atmosfär. NASA har utvecklat en Integrated Path Differential Absorption (IPDA) Lidar som innehåller högenergi, dubbelpulslasrar med hög repetitionsfrekvens. Det kompakta lidar-instrumentet syftar till att ge exakt, högupplösta atmosfäriska CO2-kolonnmätningar från en luftburen plattform. Laserpulserna kan ställas in och låsas nära 2,05 mikron våglängd, ett idealiskt spektralområde för CO2-avkänning. Separerade med 150 mikrosekunder, den första pulsen är avstämd till en hög CO2-absorptionsvåglängd och den andra pulsen till en lågabsorptionsvåglängd. Genom att rikta pulserna mot ett hårt mål, eller jorden, skillnaden mellan retursignalerna korrelerar med den genomsnittliga mängden CO2 i kolumnen mellan instrumentet och målet.

Koldioxid är en växthusgas som anses vara en viktig bidragsgivare till den globala uppvärmningen. För närvarande, satelliter som övervakar jordens CO2-nivåer använder passiva avkänningsinstrument. Ett aktivt avkänningssystem som IPDA Lidar har potential att övervinna några av begränsningarna hos passiva system för att ge den noggrannhet som krävs för att mer definitivt lösa CO2-profilen. IPDA Lidar är tänkt att vara ett språngbräde mot ett eventuellt rymdburet uppdrag för aktiv fjärranalys av CO2, såsom ASCENDS (Active Sensing of CO2 Emissions over Nights, dagar, och Seasons) uppdragskoncept. Rekommenderad av National Research Council i dess 2007 års decadalundersökning, ASCENDS är tänkt att underlätta en större förståelse för den roll CO2 spelar i den globala kolcykeln. Den nyutvecklade IPDA Lidar-tekniken har potential att tillhandahålla satellitbaserade CO2-mätningar som ger exakta CO2-mätningar hela dagen och natten, året runt, på alla breddgrader. Dessa data kommer att hjälpa till att identifiera mänskligt genererade CO2-källor och sänkor, förbättra klimatmodeller och klimatförutsägelser, och möjliggöra en bättre förståelse för sambandet mellan klimat och CO2-utbyte.

Över 11 dagar i mars 2015, den pulsade 2-mikrons direktdetekterings-IPDA Lidar genomförde 10 tekniska flygningar, totalt cirka 27 timmar, över Virginia ombord på NASA B200 King Air-flygplanet. Testflygningarna skedde över varierande terräng med varierande reflektionsförmåga, och analys visar att det uppmätta optiska djupet för kolumnlängd matchade det modellerade värdet inom några få procent. Resultaten från testerna är positiva och instrumentet har sannolikt utfört den första proof-of-principe-demonstrationen av en luftburen, direktdetektering, två mikron CO2-mätning. För närvarande, projektgruppen arbetar med att införliva en tredje sänd puls i systemet. Ett trippelpulsat system skulle möjliggöra samtidiga mätningar av CO2 och vattenånga (H2O) i ett enda kompakt instrument.