NASA är redo att lansera ett nytt rymdinstrument som kommer att använda den internationella rymdstationens utsiktspunkt för att övervaka jordens koldioxidcykel. En uppföljning av det fortfarande aktiva OCO-2-uppdraget, OCO-3 kommer inte bara att ge en ny utsiktspunkt utan även nya tekniker och ny teknik till NASA:s koldioxidobservationer. Varför lanserar vi ett nytt kolobservatorium? Läs vidare.

Varför koldioxid?

Koldioxid (CO ₂ ) cyklar naturligt in och ut ur luften från växter och djur, havet, och land, med cykeln i balans på lång sikt. CO ₂ har tillförts atmosfären av mänsklig verksamhet under de senaste 250 åren har ökat mängden gas som stannar i atmosfären. Denna extra gas fångar upp värmen genom växthuseffekten, vilket resulterar i en uppvärmning av klimatet. NASA och andra vetenskapliga institutioner håller noga koll på denna och andra atmosfäriska förändringar och hur jorden reagerar på dem, ständigt försöker förbättra våra observationer. OCO-3 är det senaste tillskottet till den globala rymdbaserade flottan som observerar denna kritiska växthusgas. OCO-3 byggdes genom att anpassa en duplikatversion av OCO-2, ursprungligen byggt som "flygreservdelar"-en exakt kopia som ett uppdrag bygger om det skulle uppstå problem med originalinstrumentet. Således kommer OCO-3 att förlänga och förbättra en datauppsättning som redan har bevisat sitt värde.

Varför rymdstationen?

Rymdstationen kretsar jorden mellan 52 grader norr till 52 grader sydliga breddgrader - om London och Patagonias breddgrader. De allra flesta jordens städer och jordbruksmarker, ansvarig för de flesta av vår planets kolabsorption och utsläpp, faller inom denna zon. Där OCO-2:s polarbana tar över varje plats vid exakt samma tid på dygnet, rymdstationens bana kommer att placera OCO-3 över varje plats vid en något annan tidpunkt på varje bana. Monteras externt på rymdstationens undersida, OCO-3 kommer att samla de första grynings-till-skymningsobservationerna av variationer i koldioxid från rymden över tropiska och mellersta latitudområden, ger en bättre bild av utsläpps- och absorptionsprocesser. Till exempel, de stora kollagren i den snabbt föränderliga Amazonas regnskog är en kritisk del av jordens kolcykel, men när OCO-2 flyger över skogen cirka 13:30, eftermiddagsmoln har vanligtvis byggts upp, döljer regionen från instrumentets syn. OCO-3 kommer att passera Amazonas alla tider på dygnet, fånga mycket mer molnfri data.

Vilken typ av instrument är OCO-3?

Det är en spektrometer - faktiskt tre spektrometrar som delar ett teleskop. Som radioapparater inställda på olika stationer, spektrometrarna är "avstämda" för att observera olika uppsättningar av våglängder i det elektromagnetiska spektrumet. Varje atmosfärisk gas absorberar solljus vid en viss uppsättning våglängder, och koldioxid är inget undantag. Två av OCO-3:s spektrometrar registrerar två uppsättningar våglängder där koldioxidabsorptionen är stark; den tredje registrerar våglängder med stark absorption av syre, som forskare behöver för att beräkna det totala antalet molekyler i den del av atmosfären där mätningen gjordes. Genom att kombinera data från de tre spektrometrarna kan forskare få en mätning av CO2 så exakt att den registrerar skillnaden mellan, till exempel, 405 och 406 gasmolekyler i varje 1 miljon luftmolekyler.

Kan OCO-3 se någonting förutom kol?

OCO-3 observerar en mycket svag glöd som växter avger under fotosyntesen, kallas solinducerad fluorescens (SIF). Detta ljus är alldeles för svagt för människor att märka under normala omständigheter, men det är den mest exakta indikatorn för fotosyntes som kan mätas från rymden. När jordens klimat förändras, regn och temperatur förändrar växternas tillväxt runt om i världen på sätt som kan påverka världens livsmedelssäkerhet. Att förstå exakt när fotosyntesen sker - hur säsongens start och avstängning förändras på avlägsna platser runt om i världen - kan hjälpa oss att förbereda oss inför framtidens utmaningar. OCO-3:s SIF-mätning kommer att ha samma höga upplösning som OCO-2:s, och det nya instrumentet kommer att lägga till en förmåga att snabbt svänga och rikta sina sensorer mot torn på marken där SIF övervakas lokalt, samla in data på nästan samma rumsliga skala som dessa torn så att dess mätningar kan valideras. Eftersom fotosyntesen är en viktig del av den globala koldioxidcykeln, SIF-data kompletterar OCO-3:s koldioxidmätningar.

Vad mer är nytt?

OCO-3 kommer att demonstrera en ny teknik för att mäta koldioxidutsläpp i städer, vulkanutbrott och andra lokala kolkällor från rymden. Koldioxidens ursprung kan vara svårt att urskilja via satellit eftersom gasen blandas snabbt och enhetligt i luften. Till exempel, vi vet från globala utsläppsdata att mer än 70 procent av koldioxidutsläppen från mänsklig verksamhet kommer från städer. OCO-2:s bana ger en lång sträng mätningar som skär genom några städer, men det är fortfarande en utmaning att samla in satellitdata tillräckligt detaljerat för att skilja mellan en stads egen produktion och CO2 som drev in i staden på luftströmmar, som kan ha släppts för månader sedan på andra sidan jordklotet. OCO-3:s nya funktion kallas "ögonblicksbildsläge". Denna skanningsteknik, aktiveras av instrumentets förmåga att vrida och peka snabbt, producerar en tätt vävd filt av mätningar över ett område på cirka 80 x 80 kilometer - ungefär lika stort som Los Angeles Basin.