Новые данные от OCO-2

Высокоточные спутниковые данные обсерватории NASA Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2) раскрывают тонкие взаимосвязи углерода между всеми компонентами Земли: океаном, сушей, атмосферой, наземными экосистемами и деятельностью человека. Ученые, проанализировав первые 2,5 года данных OCO-2, опубликовали специальную подборку из пяти статей в журнале Science, демонстрирующую широту этих исследований.

Помимо демонстрации влияния засухи и жары в тропических лесах на глобальный уровень CO₂ во время Эль-Ниньо 2015-16 гг., другие результаты работ посвящены выделению и поглощению углерода океаном, городским выбросам и новому методу изучения фотосинтеза. Обзорная статья дает представление о текущем состоянии науки по проекту OCO-2.

Выбросы отдельных городов и вулканов, видимые из космоса

Более 70% антропогенных выбросов CO₂ приходится на города. Благодаря данным OCO-2 ученым впервые удалось обнаружить вариации выбросов вокруг отдельных городов по измерениям, собранным из космоса всего за несколько минут. Над Лос-Анджелесом и окрестностями аппарат смог зафиксировать различия в общей концентрации CO₂ в столбе воздуха всего в 1%.

Измерения были достаточно детальными, чтобы уловить различия в концентрациях внутри города от локальных источников, а также отследить снижение уровня CO₂ при движении спутника от густонаселенного города к пригородам и пустыне на севере. OCO-2 также зафиксировал значительные сигналы CO₂ от изолированных шлейфов трех вулканов на Вануату. Один пролет непосредственно под шлейфом вулкана Ясур показал узкую полосу с концентрацией CO₂ примерно на 3,4 ppm выше фонового уровня, что соответствует выбросам около 41,6 килотонн CO₂ в день.

Эль-Ниньо подавил выброс углерода тропическим океаном

Исследователи изучили, как мощное Эль-Ниньо 2015-16 гг. повлияло на CO₂ над тропической частью Тихого океана. Этот регион обычно является источником CO₂ для атмосферы. Данные OCO-2 показали, что в первые месяцы Эль-Ниньо скорость выброса CO₂ из тропической части Тихого океана в атмосферу снизилась на 26–54%. Это соответствует краткосрочному снижению атмосферной концентрации на 0,4–0,5 ppm.

Хотя изменение на 0,1% от общего объема CO₂ в атмосфере может показаться незначительным, оно произошло над регионом размером с целый континент Австралия. Это снижение было достаточно сильным, чтобы его могли наблюдать OCO-2 и буи системы мониторинга NOAA. Без этого уменьшения выбросов рекордный скачок атмосферного CO₂ в 2015-2016 гг. был бы еще больше.

Новый способ измерения фотосинтеза

Спектрометры OCO-2 могут наблюдать солнечно-индуцированную флуоресценцию (SIF) — излучение молекулами хлорофилла в растениях, указывающее на процесс фотосинтеза. Уникальные измерения SIF от OCO-2 обеспечивают гораздо более высокое пространственное разрешение, чем любая предыдущая система.

Улучшенное разрешение позволило ученым впервые провести валидацию данных SIF по одновременным авиационным наблюдениям. Меньший «след» OCO-2 на Земле позволил провести более прямое сравнение спутниковых измерений с наземными измерениями потоков CO₂. Была обнаружена устойчивая взаимосвязь между SIF и поглощением CO₂ растениями в различных типах экосистем. Это открытие задает направление для углубленных исследований взаимосвязи между SIF и глобальным фотосинтезом.