• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Naturen
    NASA-satelliten erbjuder insikter om koldioxid i städerna

    CO2-mätningar från OCO-2 i delar per miljon över Las Vegas den 8 februari, 2018. Kredit:Dien Wu/University of Utah

    En ny NASA/universitetsstudie av koldioxidutsläpp för 20 storstäder runt om i världen ger den första direkta, satellitbaserade bevis för att när en stads befolkningstäthet ökar, koldioxiden den släpper ut per person minskar, med några anmärkningsvärda undantag. Studien visar också hur satellitmätningar av denna kraftfulla växthusgas kan ge snabbväxande städer nya verktyg för att spåra koldioxidutsläpp och bedöma effekten av policyförändringar och förbättringar av infrastrukturen på deras energieffektivitet.

    Städer står för mer än 70 % av de globala koldioxidutsläppen i samband med energiproduktion, och snabbt, pågående urbanisering ökar deras antal och storlek. Men vissa tätbefolkade städer släpper ut mer koldioxid per capita än andra.

    För att bättre förstå varför, Atmosfärsforskarna Dien Wu och John Lin från University of Utah i Salt Lake City samarbetade med kollegor vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland och University of Michigan i Ann Arbor. De beräknade koldioxidutsläpp per capita för 20 stadsområden på flera kontinenter med hjälp av nyligen tillgängliga koldioxiduppskattningar från NASA:s Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2) satellit, förvaltas av byråns Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Kalifornien. Städer som spänner över en rad befolkningstätheter valdes ut baserat på kvaliteten och kvantiteten av OCO-2-data som var tillgängliga för dem. Städer med minimal vegetation föredrogs eftersom växter kan absorbera och släppa ut koldioxid, komplicerar tolkningen av mätningarna. Två amerikanska städer inkluderades – Las Vegas och Phoenix.

    Många forskare och beslutsfattare har antagit att det bästa sättet att uppskatta och förstå skillnader i koldioxidutsläpp i storstäder är att använda en "bottom-up"-metod, sammanställa en inventering av utsläpp av fossila bränslen från industrianläggningar, gårdar, vägtransporter och kraftverk. Bottom-up-metoden var den enda genomförbara metoden innan fjärranalysdatauppsättningar blev tillgängliga. Detta tillvägagångssätt kan ge uppskattningar av utsläpp per bränsletyp (kol, olja, naturgas) och sektor (kraftproduktion, transport, tillverkning) men kan missa vissa utsläpp, särskilt i snabbt utvecklande stadsområden.

    Men för denna studie, forskare använde istället en "top-down"-metod för lagerutsläpp, med hjälp av satellitbaserade uppskattningar av mängden koldioxid som finns i luften ovanför ett stadsområde när satelliten flyger ovanför.

    "Andra människor har använt bränslestatistik, antalet mil körd av en person eller hur stora människors hus är för att beräkna utsläpp per capita, ", sa Lin. "Vi tittar ner från rymden för att faktiskt mäta koldioxidkoncentrationen över en stad."

    Publicerad 20 februari i tidskriften Miljöforskningsbrev , studien fann att städer med högre befolkningstäthet i allmänhet har lägre koldioxidutsläpp per capita, i linje med tidigare nedifrån-och-upp-studier baserade på utsläppsinventeringar. Men satellitdata gav nya insikter.

    "Vår motiverande fråga var i huvudsak:När människor bor i tätare städer, släpper de ut mindre koldioxid? Det allmänna svaret från vår analys föreslår, ja, utsläppen från tätare städer är lägre, sa Eric Kort, huvudforskare och docent i klimat- och rymdvetenskap och teknik vid University of Michigan. "Det är inte en komplett bild, eftersom vi bara ser lokala direkta utsläpp, men vår studie ger en alternativ direkt observationsbedömning som saknades helt tidigare."

    Densitetsfaktorn

    Forskare har antagit att mer tätbefolkade stadsområden i allmänhet släpper ut mindre koldioxid per person eftersom de är mer energieffektiva:det vill säga, mindre energi per person behövs i dessa områden på grund av faktorer som användningen av kollektivtrafik och effektiv uppvärmning och kylning av flerfamiljshus. Satellitdata kan förbättra vår förståelse av detta samband eftersom de beskriver de kombinerade utsläppen från alla källor. Denna information kan inkorporeras med mer källspecifika, bottom-up-inventeringar för att hjälpa stadschefer att planera för mer energieffektiv tillväxt och utveckla bättre uppskattningar av framtida koldioxidutsläpp.

    OCO-2-data visar att inte alla tätbefolkade stadsområden har lägre utsläpp per capita, dock. Städer med stora kraftproduktionsanläggningar, som Yinchuan, Kina, och Johannesburg, hade högre utsläpp än vad deras befolkningstäthet annars skulle antyda.

    Sambandet mellan CO2-utsläpp och befolkningstäthet. Kredit:University of Utah

    "Satelliten upptäcker koldioxidplymen vid kraftverket, inte i staden som faktiskt använder strömmen, " sa Lin.

    "Vissa städer producerar inte så mycket koldioxid, med tanke på deras befolkningstäthet, men de konsumerar varor och tjänster som skulle ge upphov till koldioxidutsläpp på andra håll, " tillade Wu.

    Ett annat undantag från observationen av högre befolkningstäthet/lägre utsläpp är välstånd. Ett rikt stadsområde, som Phoenix, producerar mer utsläpp per capita än en utvecklingsstad som Hyderabad, Indien, som har en liknande befolkningstäthet. Forskarna spekulerar i att Phoenixs högre utsläpp per capita beror på faktorer som högre körhastighet och större, bättre luftkonditionerade hem.

    Blickar framåt

    Forskarna betonar att det finns mycket mer att lära om städernas koldioxidutsläpp. De tror att nya data från OCO-2:s efterträdare, OCO-3 – som lanserades till den internationella rymdstationen förra året – tillsammans med framtida rymdbaserade koldioxidobservationsuppdrag, kan belysa potentiella lösningar för att minska städernas koldioxidutsläpp.

    "Många människor är intresserade av koldioxidutsläpp från stora städer, " sa Wu. "Dessutom, Det finns några platser med höga utsläpp som inte nödvändigtvis är relaterade till befolkningen. Satellites can detect and quantify emissions from those locations around the globe."

    Launched in 2014, OCO-2 gathers global measurements of atmospheric carbon dioxide—the principal human-produced driver of climate change—with the resolution, precision and coverage needed to understand how it moves through the Earth system and how it changes over time. From its vantage point in space, OCO-2 makes roughly 100, 000 measurements of atmospheric carbon dioxide over the globe every day. JPL manages OCO-2 for NASA's Science Mission Directorate in Washington.

    While OCO-2 wasn't optimized to monitor carbon emissions from cities or power plants, it can observe these targets if it flies directly overhead or if the observatory is reoriented to point in their direction. I kontrast, OCO-3, which has been collecting daily measurements of carbon dioxide since last summer, features an agile mirror-pointing system that allows it to capture "snapshot maps." På några minuter, it can create detailed mini-maps of carbon dioxide over areas of interest as small as an individual power plant to a large urban area up to 2, 300 square miles (6, 400 square kilometers), such as the Los Angeles Basin, something that would take OCO-2 several days to do.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com