Отслеживание CO₂ из космоса

Концентрации CO₂ в атмосфере продолжают быстро расти, что делает срочное сокращение антропогенных выбросов всё более важным. Для оценки эффективности политических мер необходимы своевременные и надежные данные об уровне эмиссий, однако текущие методы их получения дорогостоящи. Европейское космическое агентство (ESA) разрабатывает новые спутники, которые смогут определять выбросы CO₂ с помощью технологий, созданных при участии специалистов из Empa.

В настоящее время точно оценить объёмы выбросов CO₂ из городов, являющихся их основными источниками, практически невозможно. Современные оценки строятся на статистике и данных об активности в сфере транспорта, промышленности, отопления и энергопроизводства. Их анализ сложен, результаты запаздывают, а сами оценки ненадежны из-за упрощенных допущений. Существующая сеть наземных станций отслеживает общий рост CO₂ в атмосфере, но недостаточно плотна для мониторинга выбросов отдельных стран или городов.

Ключевым компонентом создаваемой ЕС и ESA системы мониторинга станет миссия спутников CO2M («Коперник» по мониторингу антропогенного диоксида углерода»). Начиная с 2025 года, они будут создавать глобальные карты концентраций CO₂ с помощью спектроскопических измерений, что позволит определять, где и сколько CO₂ выбрасывается промышленными объектами, городами и странами, снизив текущую неопределенность оценок.

Эксперты Empa дали ESA рекомендации по оснащению спутников. Основная сложность — отделить антропогенные выбросы от сигналов биосферы (дыхания растительности). Решение — комбинированный прибор, измеряющий как CO₂, так и диоксид азота (NO₂). «Сжигание угля, нефти и газа производит не только CO₂, но и оксиды азота, которые не выделяются при естественном «дыхании» биосферы», — поясняет Геррит Кюльманн из Empa. Измерение NO₂ поможет «отфильтровать» антропогенный сигнал CO₂.

Моделирование распределения концентраций CO₂ и NO₂ за 2015 год с рекордным пространственным разрешением, выполненное на суперкомпьютере «Piz Daint», подтвердило, что комбинированные измерения дают более надежные результаты. Рекомендация по установке прибора NO₂ уже учтена в планах. Для регулярного наблюдения за шлейфами выбросов, учитывая облачность, Кюльманн рекомендует запустить как минимум три спутника.