美国宇航局, Partners Target Megacities Carbon Emissions

在NASA的Riley Duren of Nasa驾驶洛杉矶沿洛杉矶乘坐5号贸易型’加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气式推进实验室是他调查他周围蔓延的庞大城市丛林的特派团。

在他的行李箱里,行李箱大小的空气采样仪通过小管嗅出外部空气,以测量温室气体二氧化碳和甲烷。虽然没有一种非常有效的学习城市排放方式,但收集的地面数据正在帮助杜伦和他的团队在飞机和卫星采取的温室气体测量中建立信心,这可以更有效地覆盖大区域。

在下一个出口,杜伦拉过来欣赏一个场景,大多数Aggelenos会试图忽略:一个大型垃圾填埋场与高速公路一起伸展。行李箱中的仪器快速检测到垃圾填埋场的大型甲烷。 NASA飞机即将出现开销,携带原型卫星仪器,记录科学家可以使用的甲烷的高分辨率图像来识别气体羽毛。飞行员多次嗡嗡地填埋垃圾填埋场以捕获隐形气体的图像,然后飞机离开和杜伦向下一个研究区域进行。

普锐斯和飞机中的仪器只是巨型碳项目的许多元素中的两个,一个国际,多机构试点倡议,制定和测试监测大城市温室气体排放的方法:大都市区至少有1000万人。城市及其发电厂是人类生产温室气体排放的最大来源,是气候变化最大的人类贡献者。

杜伦是巨型碳项目La成​​分的主要研究人员。他希望与国际合作伙伴合作,部署全球城市碳监测系统,最终允许当地政策制定者充分考虑碳的许多来源和汇总,碳以及它们随时间的变化。洛杉矶和巴黎是倡议中的试点城市。正在进行努力,以添加世界各地的其他城市。

在2014年底完全建立时,LA网络将包括LA盆地周围的15个监测站。大多数将使用市售的高精度温室气体分析仪来连续样本局部空气。 LA网络包括南海岸空气盆地的一部分,在加利福尼亚州生产最强烈的温室气体排放量。 Megacities科学家们也将定期接管道路和天空,以收集当地氛围的移动测量,以更好地定义各个排放来源和环境条件。

“La是一种用于气候研究和测量测试的巨大实验室,” said Duren. “La Megacity蔓延到五个县,150个市,许多高速公路,垃圾填埋场,油井,天然气管道,美国’最大的海港,山脉,甚至乳房,一侧测量约80英里[130公里]的区域内。从理论上讲,如果它可以在一小时半或三个中穿过整个东西’s rush hour.”

城市化集中了超过一半的地球’人口,至少70%的化石燃料二氧化碳排放和大量的甲烷排放量为一小部分地球’土地表面。世界’S 40最大的城市组合为世界’第三大燃料二氧化碳发射器—大于日本的总排放量。预计这一趋势将增长。

那里’迫切需要了解城市化石燃料使用的碳排放中爆炸性增长的处理,并建立目前不的基线测量’t存在。缺乏测量使得难以评估排放趋势。

基于能源统计和其他数据,大多数国家和一些国家都会生产其温室气体排放的年度清单,但相同的信息通常不适用于个别城市。

“在许多情况下,我们对个别城市的碳排放量非常了解,”La Megacities碳项目共同主体调查员查理米勒JPL。“最佳估计常常不同意大气测量的两个或更多倍,并归因于特定来源的排放是有问题的。”

预计世界各地的城市将在未来20年内进行快速变化。许多,特别是在发展中国家,正在经历不受约束的增长,减排每年增长超过10%。联合国预测地球’城市人口将倍增2050年,大大增加了巨大的数量和大小,以及它们的碳足迹。

城市担任社会的贝尔韦尔’S碳排放趋势。虽然许多人正在经历排放的增长,但其他人导致减少它们的费用。例如,主要缓解努力已经在洛杉矶等巨型地中进行;巴黎;巴西纽约和圣保罗通过个体市长,区域委员会和诸如气候40集团的组织的政策,世界上具有伙伴关系’s largest cities. “Megacities碳排放的这些快速变化代表了Mega问题和机会,” said Duren. “更好的数据可以为决策制定提供关键支持。”

Megacities项目将城市温室气体的直接表面测量与位于无线电塔和建筑物的空气采样站中的仪器相结合,具有更广泛的,更密集的遥感观察,来自飞机,山顶和卫星。其他仪器跟踪风和垂直运动的大气—两者都是解释温室气体测量的关键。

美国宇航局’最近推出的轨道碳观察台-2(OCO-2)卫星能够检测世界上增强的二氧化碳水平 ’最大的城市并开始与Megacities团队协调学习洛杉矶。

该团队正在编制来自当地政府提供的信息的高分辨率排放数据,以与Megacities项目测量数据进行比较。目标是帮助改善排放估计。结果将是独立,准确评估碳排放,并更好地了解影响它们的因素。多年来持续监测将实现对趋势的评估。

走向城市碳监测系统,有一些挑战性的曲折

最终,全球碳监测系统的概念集中在最大的碳发射器上,铰接能够扩展像洛杉矶和巴黎的试点努力,进入其他巨大的巨型城市,较小的城市和大型发电厂。这涉及在利用更广泛的卫星观测的覆盖范围内建立代表性区域的表面测量网络。大气测量将与决策者使用的其他信息相关联,例如交通数据。卫星观测的透明分享可以证明在发展中国家的城市至关重要,在那里无法获得对排放的地面数据。

“这个想法是衡量各个城市和选定的主要工业部门的排放,并了解它们的方式和原因’re changing,” Duren said. “最终,目标是将观察到的大气变化与特定的人类行为联系起来。”

那’没有方便的任务。到目前为止,科学家们没有能够直接将观察到大气二氧化碳的趋势转移到任何国家,州或城市的行为。那’s because it’难以进行足够的测量来获得区域特定数据。

科学家的另一个皱纹是能够区分从化石燃料使用产生的排放,以及由城市绿地和邻近森林和农田等生物影响导致的那些,这都释放和吸收碳。这样做需要更频繁和密集的测量以及能够从地球中感测多种温室气体’S表面和空间。另一种重要方法涉及测量radiocarbon同位素。那’S来自国家海洋和大气管理局(NOAA)的科学家将在未来几个月开始为La Megacities努力进行贡献。

因为城市将排放集中在小区,因此它们在大气中产生了强烈的变化。这使得它们比国家或各国更好的测量目标。“直接监测全国的碳排放可能赢了’对于至少另一个十年来,对于城市,我们是可行的,我们’在未来几年内解决最大发射器的边缘,” Miller said. “It’更高效地关注城市的有限资源。”

“测量城市的温室气体排放是一项重大挑战,”詹姆斯·威特石局特别助理,主任温室气体测量研究所标准和技术研究所(NIST),马里兰州Gaithersburg。 NIST正在解决需要开发和展示可以应用于城市和大都市区的先进温室气体测量方法的表现。

La项目是NIST支持和参与的第二次研究工作,旨在解决这种衡量挑战。以印第安纳为中心的初始研究努力被称为印第安纳波利斯助焊剂实验(流入)。它寻求开发有可能定位排放来源的测量方法,并通过量化流量来定位其对大气的精度来测试其性能,以准确度为10%或更低。 “这些是之前未实现的雄心勃勃的目标,但是需要独立量化对温室气体排放目标的进展,” Whetstone added.

巴黎的洛杉矶和同伴努力的试点努力建立了现有的研究基础设施和较小城市的合作。该项目团队还与圣保罗的科学家合作,在那里建立一个伴侣努力,研究另一个独特的城市碳系统。通过在这些和其他城市建立代表城市温室气体概况,可以延长Megacities测量方法以供全世界使用。

‘Sniffing’出来的天使城

在La盆地周围的15个监测站中是两个“super-sites”在帕萨迪纳的加州理工学院和附近的山顶。威尔逊。除了托管天然气分析仪之外,这些超级部位还使用天然阳光来跟踪大气中大气中的二氧化碳,甲烷,一氧化碳和其他气体。这些超级站点将提供从表面仪表网络的测量和从卫星开销之间的测量之间的链接。卫星如美国宇航局’s OCO-2 and Japan’S温室气体卫星(Gosat)定期以洛杉矶和世界各地的其他城市的空中样本。 NASA的后续版本’S最终在国际空间站飞行的轨道碳观测台-2正在设计“city mode”这将提供许多世界上二氧化碳排放的频繁地图’s largest emitters.

Mt.威尔逊超级网站是JPL’S的大气遥感(碎片)的加州实验室,位于洛杉矶盆地上方5700英尺(1,737米)。 JPL主要调查仪斯坦桑德的Brainchild,曲折是下一代卫星仪器的原型。有一天可以作为国际碳监测卫星星座的一部分,提供整个城市和更广泛地区的温室气体频繁综合绘图。在运行自2010年以来,在白天的时间内每90分钟在La盆地的大部分中测量二氧化碳,甲烷,一氧化碳和其他大气污染物。

“虽然天气卫星告诉我们风,风暴和大气的水分,未来的卫星也将使用‘chemical cameras’将温室气体和污染物的分布映射到整个大洲,” said Sander. “碎片提供了一种通过在洛杉矶空中绘制化学品来测试这一点的方法。”

“The methods we’今天进行测试最终可能最终填补决策者的批判性,以确定城市气候政策是否按预期工作,如果没有,为什么以及如何改变,” Duren said. “With today’s technology, we’重新获得一个新时代的测量科学时代,能够生产数据社会的类型需要做出决定避免一个变暖的世界。”有关Megacities计划的更多信息,请访问: http://megacities.jpl.nasa.gov

 



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