En ny studie som leds av ett team av forskare vid University of Minnesota tillhandahåller de första globala satellitmätningarna av en av de viktigaste kemikalierna som påverkar jordens atmosfär.

Isopren är ett naturligt kolväte som släpps ut i atmosfären i stora mängder - cirka 500 miljarder kg per år - av växter och träd. Isopren är kemiskt reaktivt, och väl i atmosfären kombineras det med föroreningar som orsakas av människor för att påverka luftkvaliteten negativt. Isopren reagerar också med det främsta atmosfäriska oxidationsmedlet - kallat OH -radikaler - och minskar därför atmosfärens förmåga att skrubba sig av föroreningar och växthusgaser.

Forskare ser till atmosfäriska modeller för att förutsäga nuvarande och framtida atmosfäriska sammansättning och luftkvalitet, samt att diagnostisera atmosfärens förmåga att ta bort växthusgaser och luftföroreningar. Men isoprenemissionsgraden är mycket osäker på grund av glesa markbaserade mätningar, och forskare är också osäkra på i vilken utsträckning isopren verkar för att undertrycka eller upprätthålla överflödet av OH -radikaler i atmosfären.

Nu, forskare har utvecklat de första globala mätningarna av isopren från rymden. Med hjälp av observationer från Cross-track Infrared Sounder (CrIS) satellitsensor, forskare utvecklade en hämtningsmetod som använder maskininlärning för att bestämma den atmosfäriska koncentrationen av isopren över olika delar av världen. De kombinerade dessa mätningar med atmosfärisk modellering för att testa aktuell vetenskaplig förståelse för globala isoprenemissioner och hur isopren påverkar atmosfärisk oxidation. Forskningen publiceras på onsdag, 9 september i tidningen Natur .

"Isopren är en av de viktigaste drivkrafterna för global atmosfärskemi, "sa Dylan Millet, professor vid U på M:s avdelning för jord, Vatten, och klimat. "Dessa satellitmätningar ger ny förståelse för hur jordens biosfär och atmosfär interagerar."

Genom att kombinera CrIS -isoprenmätningarna med andra satellitdata, för första gången kunde forskare uppskatta överflödet av OH från rymden över isoprenkällregioner. Dessa observationer stöder de senaste laboratorie- och teoribaserade fynden:isoprenemissioner sänker atmosfäriska OH, men inte så starkt som man först trodde. Som ett resultat, atmosfären upprätthåller en betydande förmåga att skrubba sig från föroreningar även i närvaro av naturliga isoprenemissioner. Genom att kombinera dessa mätningar med andra rymdbaserade data öppnas nya dörrar för att undersöka förändringar i OH över tid.

Denna forskning lägger en grund för fleråriga studier som undersöker säsongs-till-årliga isoprenförändringar och deras inverkan på den globala atmosfären. Information från dessa nya satellitmätningar kan också användas för att förbättra nuvarande atmosfäriska modeller, med målet att mer exakt förutsäga luftkvaliteten i ett förändrat klimat.

Forskare avslöjade att:

• Satellitmätningarna av isopren visar dramatiska modellöverskattningar över Amazonia. Dessa skillnader indikerar ett starkt behov av bättre förståelse av tropiska utsläpp av isopren och andra reaktiva kemikalier.
• Över södra Afrika, CrIS-mätningarna avslöjar en stor isopren hotspot som saknas från bottom-up-förutsägelser. Detta pekar på ett behov av ytterligare undersökning av isoprenkällor i denna undersökta region.

"Dessa nya satellitmätningar avslöjar att, medan vår förståelse av isoprenkemi blir ganska bra, vi har fortfarande mycket att lära om hur isoprenutsläpp varierar mellan jordens olika ekosystem, "sa Kelley Wells, en forskare vid Institutionen för jord, Vatten, och klimat i U på M's College of Food, Jordbruks- och naturresursvetenskap.