Mätanordning för MUCCnet-sensornätverket som satts upp av prof. Jia Chen, ordförande för miljöavkänning och modellering, vid TUM-avdelningen för elektro- och datateknik vid Tekniska universitetet i München (TUM) på taket av en byggnad i Taufkirchen. Kredit:F. Dietrich/TUM
Sensornätverket MUCCnet (Munich Urban Carbon Column network) består av fem optiska högprecisionsinstrument som analyserar solens ljusspektra. De mäter koncentrationen av gaserna koldioxid (CO 2 ), metan (CH 4 ) och kolmonoxid (CO). Eftersom varje gas har sitt eget unika spektrala fingeravtryck, ' koncentrationer av dessa gaser kan bestämmas i luftpelarna mellan instrumenten och solen.
"Genom att mäta en vertikal kolumn i atmosfären, lokala störningar, såsom det oproportionerliga inflytandet från angränsande stackar, kan tas bort. Därför, denna typ av växthusgasbalansering anses vara särskilt robust och exakt, " säger prof. Jia Chen.
Mätningar på fem platser i och runt München
En av MUCCnets mätapparater finns på TUMs huvudcampus och mäter koncentrationer i innerstaden. Fyra andra enheter finns vid Münchens stadsgräns i alla fyra kardinalriktningar (norr:Oberschleissheim, öster:Feldkirchen, söder:Taufkirchen och västerut:Graefelfing).
Chen förklarar principen i enkla termer:"Vi satte upp en sensor i motvind från staden och den andra i motvind. Så varje ökning av gaser mellan den första sensorn och den andra måste ha genererats inifrån staden." För att täcka så många vindriktningar som möjligt, det finns en sensor i varje kardinalriktning. Med inmatning av sensordata och meteorologiska parametrar, Högpresterande datorer kan skapa en rumsligt löst utsläppskarta över staden.
Använda uppmätta data för att förbättra de beräknade utsläppssiffrorna
Enligt Paris klimatavtal, atmosfäriska mätningar krävs inte för att nå utsläppsmålen. "Istället, de utsläppssiffror vi hör i nyheterna är baserade på beräkningar, " förklarar professor Chen.
Prof. Jia Chen, Ordförande för miljöavkänning och modellering vid TUM -avdelningen för el- och datateknik vid Münchens tekniska universitet (TUM) vid en mätanordning för MUCCnet -sensornätverket på taket av en byggnad vid TUM:s huvudcampus i München. Kredit:A. Heddergott/TUM
Bland annat, detta gör det omöjligt att upptäcka okända källor - till exempel läckage i gasledningar. Därför, Prof. Jia Chens team och projektledare Florian Dietrich skapade MUCCnet för att mäta utsläpp med hög precision, vilket kan minska felaktigheter i beräkningar.
Corona lockdown som ett naturligt experiment för mätdataserien
Den nuvarande Corona-krisen är ett användbart naturligt experiment för forskare eftersom som ett resultat av de två tyska nedstängningarna våren 2020 samt vintern 2020/21 och allvarliga flygtrafikbegränsningar, det har skett förändringar i växthusgasutsläppen i städerna, som kan användas för att validera såväl mätningar som atmosfäriska transportmodeller.
Tyvärr, livslängden för CO 2 är mycket lång (flera hundra år) och mätresultat visar att inte ens en så drastisk global händelse som denna pandemi har stoppat den årliga ökningen av koldioxid 2 koncentration i atmosfären.
Mätdata kan nås online
Sedan början av 2021 har forskarna har drivit en webbplats (atmosphere.ei.tum.de) som inte bara gör mätdata tillgänglig för alla, men förklarar också de enheter som används och de principer som används för att samla in data. Intresserade kan hitta absoluta värden för växthusgaskoncentrationer på portalen och kan, till exempel, göra jämförelser mellan stationer på olika platser.
"Eftersom klimatförändringarna är ett globalt problem, Münchennätverket borde bara vara det första steget, " säger professor Chen. I framtiden, Chens team planerar att använda mätningar från befintliga växthusgassatelliter för att utöka de metoder och modeller som utvecklats i München över hela världen och på så sätt ge ett avgörande bidrag till att förstå och lösa klimatproblemet.
